我们的代码上天了

　　天算星座计划效果图。北京邮电大学、天仪研究院供图
　　天算星座首颗先导技术试验卫星。北京邮电大学、天仪研究院供图
　　华中科技大学OpenEdgeNeXt团队成员和指导老师合影。受访者供图
　　距离地表数百至上千公里的低轨卫星轨道上，许多年轻人的梦想，即将和数颗卫星一起在太空中翱翔。
　　由华中科技大学教授刘方明指导的博士研究生陈姝彤和OpenEdgeNeXt团队的小伙伴们，就是其中一群年轻人。今年6月，中国青年报社、北京邮电大学、华为云联合发起了代码上太空征集活动。包括陈姝彤在内的广大青年学生受邀前来，开发适用于卫星的创新应用。她们的优胜作品将有机会通过全球首个云原生卫星计算平台，部署到天算星座计划的多颗卫星中，让卫星变得更聪明。
　　天算星座计划由北京邮电大学深圳研究院与天仪研究院共同发起，首颗先导星已于2021年12月成功发射，预计2023年完成一期组网建设，建成后将成为我国科研卫星领域的生力军，也将是全球卫星网络科技创新基地之一。华为云作为天算星座首批共建单位，首次将云原生、边云协同等理念引入空间计算领域，实现了卫星计算平台的智能化，让卫星具备了思考能力。
　　2022年11月9日，征集活动结果公布。来自全国各地的11支参赛队伍斩获奖项，其中，华中科技大学OpenEdgeNeXt团队凭借CoStar：基于神经网络模型动态切分的星地协同遥感图像分析系统获得冠军；来自华中科技大学、武汉大学、北京邮电大学、中国电信研究院等科研院所和北京边界空间科技有限公司的5支队伍获得优胜奖。
　　太空和卫星离自己似乎不再遥远，我们的代码要上天了！这些年轻的队伍朝气蓬勃，对未来充满期待。
　　写出来的代码不再躺在实验室里
　　作为冠军团队OpenEdgeNeXt的指导老师，华中科技大学教授、博士生导师刘方明最为感慨的是，通过这次比赛，他和学生们有了一个极佳的实践机会，所写的代码不再仅仅停留在实验室里，而是跟真实的大场景、真实的数据紧密结合起来，面向应用中的实际问题，更好地落地。
　　他告诉中青报中青网记者，这次能够跟大赛结合，以赛促学，以赛促研，为成果转化提供了更好的条件。
　　刘方明长期从事分布式系统与网络、云计算与边缘计算等领域的研究，获批多项国内外专利，曾获国家自然科学二等奖、教育部自然科学一等奖等奖项。用他的话说，企业提供了基础平台，发布有价值的场景，还拿出了切切实实困扰业界的难题。而高校师生则在关键技术上有着足够的积累，作为开发者前来，揭榜应战。
　　这种新模式，让高校师生与产业平台走到一起，共同解决云计算、星地协同、人工智能这些交叉结合实际的问题，产教融合，是个共赢的过程。
　　以前我们做了关键技术、原型系统，要想做成果转化确实是很难的，但这次不用担心这个问题了。华为提供了开源的云原生边缘计算平台KubeEdge、边云协同AI框架Sedna，还有弹性云服务器、云原生服务等，以及昇思MindSpore，给了参赛团队强有力的支撑，我们不必从零开始搭建系统，部署和运维的效率大大提升。刘方明说。
　　OpenEdgeNeXt团队成员包括华中科技大学4位在读博士生和1位在读硕士生。队长陈姝彤和技术员裴强宇、武静、胡嘉海，有的发表过顶级学术论文，有的获得过国家发明专利，还有刚入学不久的胡海川，曾带队获得过世界大学生超算竞赛ASC二等奖。
　　在参加比赛之前，陈姝彤一直觉得太空和卫星离自己很遥远。直到这次给卫星写代码，她才发现，原来卫星上用的技术，和她研究的方向竟然息息相关。
　　她忍不住感慨，团队的科研积累，也可以在太空上施展拳脚。
　　这让我们觉得，太空和我们的距离一下子拉近了很多，这也是我们参加比赛的收获，我们的视野打开了，未来的方向也更加广阔，更加顶天立地。陈姝彤从小就对计算机感兴趣，在进行科研的过程中，她能够感受到乐趣。
　　OpenEdgeNeXt团队创新式地提出了一种星地协同遥感分析框架，起名叫CoStar。这个新方案能够将遥感图像模型一分为二，星载设备和地面站数据中心分别执行这个模型在云和边的两部分，实现细粒度、自适应、多样化的星地协同，可服务于灾害监测、资源探测等事关国计民生的多种应用服务。
　　这种全新的神经网络模型动态切分机制，如果安装在卫星上，比传统方案效率提高2。97倍。此外，CoStar既满足了推理的精度，还减少了资源消耗，平均带宽需求率大幅降低。
　　该方案在推理效率提升及能耗节省上有巨大技术优势，商业转换后，预计每年可以节省超过1亿元成本。刘方明展望。
　　年轻人也能和卫星火箭这些高大上产生联系
　　在比赛过程中，前来揭榜的团队各显神通。他们基于云原生、边缘计算、AI、大数据等技术，结合云原生卫星计算平台，创制一个又一个作品，展露出欲上九天的气势。
　　这些想上天的代码，围绕着卫星的相关应用，能够加速卫星计算智能化进程，帮助卫星更好地服务于应急通信、生态监测、防灾减灾、城市建设等社会领域。
　　来自武汉大学遥感学院的教学实验大楼队，构建了一个云管边端协同的星地一体化增量学习火灾探测系统，帮助全球野火监测预警，能够有力支撑全球突发性、大规模野火的应急响应，及时守护公众生命财产安全和国家生态安全。
　　而来自中国电信研究院的参赛团队则完成了一个云原生的星地协同船舶检测方案，应用于卫星智慧海防领域，能够助力现代化海港建设与海上交通管理，实现船舶偏航、碰撞等危险实时评估功能，快速地规划出安全的救援路线，提升海上应急处置救援能力。
　　除了高校、研究所这些科研单位，本次代码上太空大赛也获得了企业的广泛关注。由北京边界空间科技有限公司的5名实习生组成的天码行空团队，在本次大赛中获得优胜奖。
　　团队队长朱祚原本也觉得，卫星对大伙儿来说，是非常遥远的一件事，接触的门槛也很高。但是近两年，他发现，越来越多的从业者，都在积极投入卫星应用这件事情当中。
　　他对中青报中青网记者说，可能再过几年，就会发现，有更多基于卫星的应用出现。今年发布的一些新手机，就有基于北斗卫星的短报文功能。未来，人们将利用到卫星的更多能力。卫星可以给大家的生活提供更多帮助。
　　近地轨道的卫星与地面之间，并不使用常规网络协议IP。而且传统使用星地协议设计的初衷是为了传输遥测遥控信号，并不适合现在大量的计算需求，这成为星地互联的痛点所在。
　　针对这一问题，这些天马行空的年轻人组成了一支天码行空团队，开发了一款名为屏蓬的星地畅联代理程序。他们打通了从卫星到地面之间普适性的链路，可以将星网与地面网无感化连通，使得卫星与服务器直接交互。
　　用团队成员司家宁的话说，屏蓬就像一个海淘的转运公司，帮助信息在地面和卫星之间转运，简化了流程，降低了门槛。
　　屏蓬解决了星地互联问题，也为开发者提供了极大便利，无须感知卫星这一特定场景，任何使用IP协议的应用，都可以无感化地部署于卫星之上，万码互联，甚至人人代码上太空。
　　我们希望卫星这件事，不单单是国家在做，而是有越来越多的开发者，都能低成本地用上这些东西。司家宁感慨道，年轻开发者也能和太空、火箭、卫星这些高大上的词产生联系。
　　用自己的双手让卫星变聪明
　　司家宁开始对卫星感兴趣的契机，是2021年7月河南郑州的那场特大暴雨。
　　当时他就在郑州，目睹了这场灾难。让他印象特别深、对他打击特别大的一件事，是当洪水淹过通信基站，手机信号和地铁站里的电力都受到一定影响，很多信息无法及时传达到位。
　　我们其实有途径解决这件事情，尽管地面的网络不是时时刻刻都能用，但卫星可以为我们打开通往生命的另一条路。他说。
　　司家宁忍不住设想，如果在紧急时刻，手机信号可以通过卫星回到地面上，就不至于在基站不可用的时候，太多的人都闭塞在信息孤岛里。他感慨道，哪怕能多一秒的链路可用，没准，一条消息及时发出去，就能救一车的人。
　　起初，司家宁的研究方向是5G核心网领域，从那之后，便开始接触卫星领域。这个年轻人希望，未来如果再遇到火灾、大风这种突发自然灾害，可以通过自己研发的技术，让救援早一分钟到达，让决策信息早一秒下达，能多救回一条生命。
　　刘方明也告诉记者，OpenEdgeNeXt设计的遥感技术，其中一种应用是抢险救灾，关系到国计民生和人民生命财产健康。
　　他提到，近几年各地发生山火的新闻十分牵动人心。而通过卫星，遥感图像经过AI推理，结合历史的经验，能够及时发觉某个地方已经发生山火了，甚至是冒烟了，快要发生山火了，政府也就能及时组织抢险救灾。
　　大量地面上的技术有机会用在卫星上的特殊环境里，以前都是不敢想的事情。开辟太空云计算之后，我们做地面计算机技术的人，可以有机会把技术贡献出来。国外有相关计划，我们肯定不能落后，从跟跑，到并跑，到领跑。他对记者说，
　　刘方明最早接触到这次比赛的信息并敏锐结合自身的研究积累，立刻指导自己的学生们组建团队。他起初发现这些年轻人心里头都在打鼓，没什么信心，于是鼓励大家这样将理论与实际结合的机会难能可贵。而且比赛结束后，很多研究过程中突破的瓶颈、实现的创新，都可以发表新的高水平论文。
　　他指导的另一支优胜奖队伍OpenCloudNeXt，研究的是星地协同调度的问题，即多颗卫星之间计算的调度和应用的部署，同样收获良多。
　　将来还可以跟别人说，我的代码上天了。刘方明相信这些年轻人的潜力，也相信他们无穷的精力。他认为，这些都是年轻人最大的优势，只要给予指导，给予资源，让他们放手放胆去做就行。
　　计算机是工科，是以解决问题为结果导向的。如果将人类知识面比作一个球面的话，我希望自己能够在这个球面上顶一个属于自己的小鼓包，对于计算机领域做一个知识的小延伸，并且能够做出有用的系统。团队的新手小白胡海川说。
　　每一个送代码上天的年轻人，目标都是星辰大海。
　　中青报中青网记者张渺来源：中国青年报