2024开年科技展望：中科天算描绘地面到太空的算力新图景
科技狂人马斯克经常提及“卡达肖夫文明”。在他描绘的图景中，卡达肖夫I型文明依赖地球资源维持人类活动；II型文明则进阶为恒星文明，能够利用整颗恒星的能源，人类将依托太阳能在太空中开展生产与生活。而到了III型阶段，文明的能量掌控范围将扩展至整个星系，可以自由运用整个星系系统的能源。
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利用太阳能建设太空数据中心，将大规模算力迁移至太空，就是一条颇具潜力的实现路径。1月29日，中科天算创始人兼CEO刘珺珦在澎湃新闻举办的“2026科技展望开年演讲”上发表了题为《算力大迁徙：从地面到太空》的主题演讲。他表示，建设太空计算网络能够有力支持“天数、天网、天算”体系。随着技术的持续进步与成本不断下降，太空基础设施建设将催生更多颠覆性的应用。“将算力送上太空，并非为了远离地球，恰恰是为了更贴近每一位个体。”
从满足刚需到改善体验，太空算力的应用将经历三个阶段。第一阶段以遥感智能化为主。过去，遥感卫星图像需要通过星地链路传回地面进行分析处理；未来，这些影像或许能够直接在太空中完成处理与成像。
第二阶段是通信智能化。在地面上，一个4G/5G基站大约能支持200到500个用户，其覆盖范围通常只有1到2平方公里。而一颗通信卫星的覆盖范围则可能遍及整片国土，可服务的用户数量将达到数十万量级。当前，地面网络需要进行网络规划和优化；未来，类似的优化系统或将出现在太空，用于支撑卫星通信系统，以便为更多用户提供更稳定的网络服务。
拥有了数据与遥感网络，再加上健壮的通信管道，第三阶段将涌现出更多创新应用，卫星互联网也将从2G时代走向4G。回顾历史，移动互联网时代诞生了一批互联网应用，催生了繁荣的互联网经济。从底层技术逻辑来看，正是过剩的算力和存储能力支撑了大量个人所需APP的发展，这些碎片化应用也固化了用户的使用习惯。我们相信，终有一日，卫星互联网也会迎来其4G时代。借助太空中富余的算力和存储能力，一颗原本仅承担前置任务的功能卫星，可以转变为一颗支持后置业务的智能卫星，从而催生出大量全新的卫星应用。
“我们很难想象，五年、十年之后，或许我们的渔民阿姨拿着手机问‘卫星卫星，我想捕金枪鱼，给我导个航’，导航系统会告诉她‘东北方向20海里处有一条金枪鱼游过，建议使用什么鱼钩、什么渔网、什么时候下网、什么时候收网，以及建议卖掉它能卖多少钱’。”刘珺珦表示，人们意想不到的APP未来或许会出现在天上，从而带动太空经济循环。
那么，算力如何才能“上天”呢？刘珺珦表示，首要任务是解决成本问题。马斯克的猎鹰9号火箭已将发射成本从早期的数万美元每公斤，一路降至约1000美元每公斤。猎鹰9号火箭已成功回收超过500次，单枚火箭的回收次数多达30次以上，火箭已从昔日的奢侈品转变为可重复使用的工程产品。
除了低成本火箭，还需要开发低成本的芯片。过去太空项目多使用高成本的宇航级芯片，未来的方向是把地面的工业级、消费级芯片送上太空。这其中存在几大难点：一是要确保芯片在太空的恶劣环境中能正常开机运行；二是要解决散热问题。两枚指甲盖大小的芯片，其功耗密度就能达到每平方厘米几十瓦，大型算力芯片的功耗更可达数百瓦。常见的散热方式有气体、固体、液体散热等。太空中没有空气，因此无法使用气体散热；固体散热采用被动传导方式，存在散热上限；液体散热虽高效，但需要设计微流道液体回路，实现起来较为复杂。
卫星开机后，必须保证芯片在太空辐射环境下依然能够可靠稳定地运转，这就需要解决抗辐射的问题。宇宙射线的本质是高能粒子，而计算机的核心是半导体物理材料。高能粒子轰击物理材料，会不断在芯片内部积累电荷，积累到一定程度就可能引发大电流回路，形成“闩锁效应”，导致计算机出现结构性故障而烧毁；若是高能粒子打到存储器中引发0和1的数据翻转，则会出现计算错误，即非结构性故障。这需要采用加固设计和冗余容错等手段来应对。
解决了卫星能上天、能开机、能使用，成本也可控之后，还要构建健康的生态体系，打造太空信息冗余生态。从底层的芯片指令集，到操作系统、基础框架、大语言模型框架、AI应用开发，选用何种技术方案，生态建设至关重要。从芯片材料到工具链设计，从太空通信到架构开发，天上独特的辐照、冷热、无氧、失重环境，可能催生出一套全新的生态系统。“我们正在畅想，也在布局未来的生态体系。”
刘珺珦表示，今天的航天事业也可以称之为AI航天，或者是集成电路航天。各种交叉学科已走到了技术和产业化的转折点。社会正在不断变革，而我们也恰恰处在第四次工业革命的变革浪潮之中。如果说第一次工业革命的核心是动力，由蒸汽机带来；第二次工业革命的核心是电力，催生了交流电、直流电，以及电灯、电话、电冰箱；第三次工业革命是网络力量，人类进入互联网时代；那么，第四次工业革命就是算力。地面的算力要持续增长，太空高层次的算力也需要不断拓展，算力上天是一条必然路径。
澎湃新闻记者 张静
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