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WGDC2021 | 圆桌对话:卫星智能化的机遇与挑战

如果把整个发展过程说一下的话,整个其实是处于发展的0.5的阶段,从0到0.5到1,到1那个阶段可能未来5年到10年是重要的发展时期。

孟子钊:各位领导,各位嘉宾上午好!我们上午最后一场活动是圆桌对话,紧扣我们这一次的主题,我们探讨一下卫星智能化的机遇和挑战。我们的嘉宾是:

张兵 中国科学院空天信息创新研究院副院长张兵

武汉大学测绘遥感信息工院程国家重点实验室教授王密

东方至远董事长李吉平;

微纳星空联合创始人兼副总裁孔令波!

首先进入第一个话题,我们来谈一谈卫星智能化现在处在什么样的一个发展阶段,就是说卫星智能化当前是在什么状态,面临什么样的机遇,首先请张院长谈一下。

张兵:很高兴参加这个论坛!卫星智能化有非常明确的一些需求。第一,我们这里说智能卫星,我这里只谈智能遥感卫星,首先它的核心是两个非常重要的特征:第一,成像的资源是可调配的,如果你不调配的话,这个卫星就会做得很大,你要兼顾好几个。卫星面对不同的成像对象、成像条件,是可以定制化的做一些调整,这样为后面的星象处理打下一个基础。所以第二个条件,是能够实现星上的实时处理,处理的信息直接从卫星传下去,我们可以在手机一些小型接收端接收到。所以从这两个特征来讲,应该说,所有的技术现在都已经没有什么难点了,不管是从成像的自适应调整,还是数据传输能力,还是星上实时处理返卡的研发以及数据的算法,包括AI算法的研究等等都不是问题,所以核心是如何进行一个集成,建立一个数据标准。第二个就是政策标准。国家围绕这个有一系列的政策,等会我们再谈。

主持人:谢谢!刚才您提到星上智能技术上没有太多难点了,我们请王教授说一说,现在卫星智能化还是不是当前科研的要点,还有没有急待攻关的问题呢?

王密:我是来自遥感重点实验室的。我们这个团队主要也一直在做国产卫星的地面数据处理。刚才徐总也讲了,我们最早在他们那做国产民用卫星,经过一二十年的发展,地面系统现在也的确比较成熟了。今天上午几个报告,包括龚院士,还有王院士的报告,还有三位来自产业界的报告都讲到了智能。的确,卫星智能现在是一个非常重要的趋势。而且现在我们国家的型号卫星也陆续把一些功能放在天上来做,包括我们几个产业公司也讲到了智能遥感卫星的工作。对于智能化的发展,我个人觉得,目前整个需求还是非常迫切的,刚才张院长也讲到,主要受限于天上卫星的计算平台。我们现在如何在天上有一个低成本高可靠的,而且能够灵活开发和部署这样一个平台,这一点我觉得非常关键。我们现在有很多方法,很多模型在地面上做了很多实验和验证,这块如何在天上做灵活开发部署,而且是低成本能够满足可靠性的要求,我觉得这个是关键。实际上,我们实验室李院士也在牵头研制一个卫星,在后续龚院士有一个02星,我们都希望构建一个开放式的平台,把大家好的算法、模型都能放在一个开发的环境里进行验证,也希望能够推动我们整个智能遥感卫星的发展。

主持人:我们知道微纳星空在卫星制造平台上是一家非常优秀和领先的企业,对市场和客户的订单也非常敏感,那请您谈谈现在处在什么状态。

孔令波:对。随着15年国家在资本以及政策上扶持商业航天,使各种商业公司成为一种可能,以及技术一直推动智能卫星的发展。其实很多方面都一直在发展过程当中,比如说像高性能并行计算这种,可以把一些遥感的地面处理的形式搬到卫星上,可以缩短整个遥感图像处理的周期,以及一些标准化产品的设计和生产,使整个卫星的生产模式变得流水线,回归工业化作为航天产品的一个本质。还有一些在轨的软件重构以及一些处理,使得卫星在硬件的基础上,软件可以再升级,使得整个功能性可扩大等多方面,其实都是在推动智能化发展。如果把整个发展过程说一下的话,我认为整个其实是处于发展的0.5的阶段,从0到0.5到1,到1那个阶段可能未来5年到10年是重要的发展时期。

主持人:谢谢!请李总也讲一下,请您从您的角度谈一谈我们卫星智能化现在发展怎么样了。

李吉平:我们东方至远公司主要是以雷达处理为主,最近几年是做数据分析挖掘这么一家公司。从我的实践来看,我觉得我们谈的不仅仅是智能化的卫星,还包括卫星数据处理的智能化,以及后面应用的智能化。今天上午我听了大家的报告,我觉得龚老师从数据遥感卫星上谈了很多。我觉得我们发卫星很重要,但是一定要发非常好的卫星。我发现,长光卫星发的卫星有非常明显的变化,特别贴近市场需求,尤其宽幅的卫星非常好。第二个就是,数据多了以后怎么用,用的过程中如何智能化,如何和客户需求紧密结合起来。这方面不予考虑,遥感就会总是一个非常小的市场。尽管这几年长光发展这么快,但是它的业绩还是亏损的,其实我们做卫星的很多公司都还是很困难,都是靠融资支撑的这么一个阶段。这里面,我们一定要接地气,一定跟各行各业紧密对接。比如说,我们搞地震灾害的,一定要跟抗灾的结合起来,在中间产生智能化的应用,我们一定要主动去对接各种终极的应用,我个人认为是遥感中发展最重要的。

主持人:好,谢谢!我们顺着您的话题进入第二个话题,就是卫星智能化到底能够为我们的社会,为我们的产业带来什么样的改变,怎么推动我们社会和产业的进步?还是您先说说吧。

李吉平:我举一个例子,深圳赛格那个楼出现晃动,什么原因大家都不清楚,都在猜测,网上流言四起。我们对中国的城市已经采集了4年的数据,所以昨天第一时间我们就发布了一个结果出来。我觉得它就是一个系统工程,智能化只是一个侧面。我们首先要数据极大丰富,要对精准化的数据进行极大的聚集,这是我觉得非常重要的第一点,这样我们才有选择的余地。第二,在智能化过程中,样本要有极大的丰富。比如说做地灾,我们发现自然资源部用AI的方式来识别地灾很困难,我们的样本收集很有限,地灾千变万化。所以我觉得,在智能化方面肯定是需要做很多积极的合作。我还是延续我刚才的思路,不只是地震灾害,当我们做自然资源的调查,帮我们做很多的应用,应用我们才能做市场,所以这个东西一定是从市场的需求而来,只有这样我们才能传递正向的消息出去,把消息传到我们的用户,传到我们的投资界。否则,就是很好看很热闹,但到不了实处,这样的话,未来对遥感产业反而是一种伤害。所以我觉得,万事应用为先,在用里面我们找突破口,再倒推到下游、中游和上游。

主持人:谢谢,那么也请张院长也谈一谈您的观点。

张兵:刚才说到了智能遥感卫星的两大特征。所有这些技术发展都特别快,比如说长光卫星刚才讲的这几年的发展,发展得非常快。为什么要做智能遥感卫星,我觉得从三个方面,这也可以说是卫星遥感商业化面临的三个困境,恰恰是智能遥感卫星未来能够解决的三个困境:

第一是数据的时效性的问题。我们现在的体系中所有的卫星都是大的卫星接收站去接收,有的是12米天线,小的8米天线,接收完以后我们即使建立了很多的数据中心,但是这些数据中心真正再到用户手里头,这个链条太长了,我们想想为什么没有人提出北斗如何商业化、市场化的问题,包括通信卫星市场化的问题?因为它直接是端到端,直接面向各个客户的。我们每个手机用户都和北斗建立联系,所以它没有这个问题。但是真正卫星遥感的用户在哪些呢?屈指可数的。

第二个,数据资源实际上存在极大的不公平。你看现在国家遥感这个领域哪些单位具有卫星的测空权,这个非常重要。这样定下来以后,有些单位是数据量巨大,大到每天根本没法存储,但另外一方面有些用户苦于想找数据都找不到,不光是老百姓,我们很多科研人员也是这样,所以数据资源极大的不公平也严重影响商业化。

第三个是数据存储资源的极大浪费。现在我们国家要搞碳达峰、碳中和,那么面临大量的卫星数据的时候,大家说没问题,我们可以建大量的存储设备,所有的存储设备都是高耗能的,而且所有的电子设备以后都会造成环境污染。所以从绿色发展的角度,我们如何减少电子垃圾,其中很重要的一条就是要靠智能卫星,因为它能解决时效性的问题。也就是说,我们可以几个国家的单位把这些存储站都解决了,直接跟客户对接,就不需要存储了。如果说所有的数据都现实,数据能拿到的时候,我们就没必要存了,这样我们就减少了电子垃圾,这也是搞智能卫星很重要的一点。所以这三点我认为是智能卫星的必要性的所在。

主持人:谢谢张院长,也请王教授谈一谈,您觉得智能卫星能够为您带来什么?

王密:我觉得,智能卫星真正能够促进遥感的大众化。刚才张院长也讲了,包括它的时效性、数据共享。实际上,遥感这么多年技术的进步,从原来我们能够看得见的目标和场景,到看得清,到现在加上人工智能,如果能够看得懂,看得懂之后通过这样一个人工智能的技术,我们很多的大众用户,完全是非专业的用户都能够把遥感数据用得好,如何解决遥感端到端应用的问题,这可能是未来的商业化大众市场。像刚才长光讲的视频卫星,我们要能够做到亚米级,而且能够使没有任何遥感背景的人都能看得懂这个内容,然后你告诉它里面各种运动的方向,信息,包括其它的地理信息,这个我觉得也是商业化我们未来的一个大的趋势。另外在这个背后,我觉得这个商业化还有一个重要的方面,就是我们卫星的数据质量的保障问题。这个背后要有一个高精度的数据质量的支撑,并不是我们发了多少颗卫星获取数据就行了,获取数据的质量现在随着技术的进步,我们天上整个的从轨道测量、时间测量还有相机的制造,现在技术进步都非常快,如何能够根据我们商业的需求,包括分辨率的不同尺度,选择一个比较好的性价比的,能够满足用户需求的数据质量的,我觉得这个也非常重要。因为我们获取了很多图像,质量达不到要求,市场的生命力也很难满足持续化和场景化的要求。

主持人:谢谢王教授!接下来我们进入第三个话题,就是卫星智能化未来发展还面临什么样的阻碍和问题,首先请孔总先谈一谈,您这还有什么关键问题要解决吗?

孔令波:我主要提两大问题吧:第一大类问题,就是从卫星制造领域来讲,其实现在载荷是一个关键的产品,而且是一个目前商业化竞争非常不充分的一个点,我是从载荷的研制这方面来谈,不管是遥感的多光谱载荷还是高光谱,包括像通信的各类载荷,其实目前作为一个卫星制造商,你在可选择的配套商里面基本上都是体制内的一到两家,有的甚至只有一家,这样会带来卫星的整个研制的周期、成本,特别是成本这一块不太有很大的约束力,其实现在载荷是非常发展不充分的一个产品。

第二大类可以从整个卫星平台内的产品配套来讲,第二大类的平台产品会比载荷好一些,因为其实从整个商业卫星的整个制造领域来看,我们作为一家卫星的商业总体制造单位、可供选择的平台产品,我们可以从体制内的五院、八院、九院传统体制内去选择配套,也可以从商业公司里面选择。目前竞争还是比较充分,至少在国内来看整个从产品选择上至少有两到三家或者更多的分类可供你选择,这样周期就会好一些。但是平台有一个很大的问题,就是从产品研制的可靠性来讲,目前商业化平台的一些商业公司提供的一些产品,如果要跟体制内传统配套的产品对比,从平台产品的整个性能、可靠性上来讲,其实跟传统的配套产品来比还是会差很多。所以说这就对于商业卫星整体制造来讲,你如果选择商业的配套平台产品,你就要通过整星的一些可靠性的一些设计去保证整个卫星的可靠性,就会带来整个产品的重量增加,你如果选择体制内的配套产品就意味着成本不可控。
所以从这两个方面可以看出,整个卫星研制都处于一个竞争不是特别充分的阶段,未来整个商业产品里面一些配套产品的商业公司,包括载荷的商业公司,都是大有可为的。

李吉平:我们对上游不太了解,我们只能从需求侧提一些想法。我觉得,第一步,我们要把大量的、海量的、质量好的一些遥感数据,对地观测的数据,或者空天感知的一些数据的一些算法,测试好运营好,未来这些东西能不能上新,或者面向应用,跟应用深度结合的一些算法,能不能也能够在地面上能做好。我不太懂,我只能提这么一些建议。

王密:我们这个团队一直做地面预处理,对平台的载荷还有用户需求都比较了解。我觉得,技术创新其实也是降低成本,从原来的重量,性能指标和整个研制周期,经过将近五六年的发展就降低原来的十分之一,如果这个空间再往下降就走到了量变到质变的过程,就更好的支撑商业化。商业化不一定要最前沿的技术,但是一定要能够满足成本和市场接受度的一个新技术和需求,这样才能真正把我们商业的生态和整个的应用建起来。第二个,就是标准化和工业化的问题。我们处理了几十颗卫星,每一颗卫星都有不同的要求,这样对用户的使用包括产品的规范,还有整个数据的规范,要实现商业化都需要比较好的工业标准和产品标准,这样用户才能真正降低使用门槛,能够实现大众化的推广。

张兵:我就从未来的发展来讲,有两个方面的事情,对于未来推动智能遥感卫星非常重要,也是可能目前发展的一个障碍。第一个是智能遥感卫星强调资源的统筹。如果我们做到星上处理、星下实时数据处理,我们实际上涉及到跟卫星实时结合的问题,包括跟不同的厂家之间的结合的问题。卫星之间如何通信,大家把这个信息传递下去,还有信息提取处理如何下传的问题,所以这个要在国家层面上制定一个标准。这个标准就是未来智能遥感卫星的一个统一的标准。相当于很多家,但信息分发对于每一个用户来讲,并不关心是哪个公司哪颗卫星发给他的,这就意味着在技术标准上要统一。

第二个就是法律层面。在街道上,你拿一个相机拍一个人,他说你侵权,但是卫星分辨率很高的情况下从上而下拍一个人算不算侵权?还有你拍一个区域,你在他们家院子拍一张,和我在十字路口拍了一张,你说你拍的是公共场合,不是偷拍你,你闯到我镜头里了。还有时间也有关系,比如说,一个月前或者前天你在某个地方拍到一个人了,这无所谓。但你如果拍了一张之后马上说,一分钟以前你在某个路口待着,这个人心里就会产生很大的压力感,这就跟很多影视剧里头杀一个人要摸清他的规律相似。这在未来的卫星中是可以实现的,那这些算不算问题?所以,我们要对用户进行分级,不同的用户一定要分级,像美国哪些人拿枪、哪些人不能拿枪一样,所有这些都需要科研人员、专家学者跟法律界的人士要进一步探讨。所以这是两个很重要的问题。这是我个人的见解。

主持人:谢谢四位嘉宾!今天的圆桌分享干货满满,先到此结束,希望大家抓住下午机会,充分交流,实现量变到质变的这么一个转变。谢谢大家!
 

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