2026年7月5日，由中国计算机学会主办，CCF YOCSEF昆明学术委员会组织，云南财经大学云南省经济社会大数据研究院、云南理根教育发展有限公司、云南小宇宙教育科技有限公司支持的CCF YOCSEF昆明技术论坛“太空极端环境下的可靠计算：挑战与路径”（活动编号：CCF-Yo-26-017）在云南世博花园酒店顺利举行，论坛由云南财经大学刘应波与上海临床创新转化研究院蒋龙泉共同担任执行主席。来自中国科学院、国防科技大学、哈尔滨工业大学、国家卫星气象中心等科研机构，以及高校、运营商、超算中心、电力行业的跨领域专家学者和产业代表60余人参加论坛。

背景：太空算力是我国重点布局的前沿战略领域，已纳入国家算力基础设施与空天地一体化信息网络的顶层规划。太空是典型的极端环境，高能粒子辐射、太阳活动扰动、宽幅温变与真空散热困难长期作用，使在轨计算系统的可靠性面临地面环境中不存在的全新挑战。这个挑战横跨空间物理、微电子、计算机系统、航天工程等多个领域，单一学科很难独立回答。单粒子翻转、总剂量效应这类失效模式，加上在轨算力、功耗、散热的严格受限，让地面成熟的容错与冗余方法难以直接照搬，适配太空场景的软件可靠性设计方法还有待探索。这些都是有分量、值得深入探讨的问题，也是本次论坛设置研讨议题的出发点。

【引导发言】环节

论坛首先由中国科学院国家空间科学中心研究员申旭辉通过“面向太空算力的空间环境背景”的引导发言开启此次论坛。他结合在“张衡一号”电磁监测试验卫星担任首席科学家兼工程副总设计师的经验，介绍了可能影响太空算力的空间环境因素，强调了太空碎片与极端空间环境对在轨卫星及星载算力设备的危害，还深入分析低轨星座布局对全球空天计算的影响，认为太空环境的复杂性应该是可靠计算、算力部署与运维优先考量因素。

接下来来自中国科学院计算技术研究所的研究员陶鼎文带来“StarFS：面向太空计算的高性能高容错文件系统”的分享，他针对数据存储效率低、超高数据流传输、用户数据安全与天地组网协同等痛点，介绍了自研的StarFS统一虚拟文件系统架构，可实现星内与星地数据的一体化调度。他还介绍了融合数据感知的压缩算子中间件，为遥感数据与太阳观测数据定制压缩算法，可应用于空地传输，降低存储和传输成本，提出的太空超算的分层容错机制，可用于保障星载数据的可靠存储。

接下来，来自中国科学院国家天文台研究员马冠一研究员分享了“与空间天气相关的电离层扰动”研究。她讲解了电离层的动态变化特征，梳理了极盖吸收、电离层正负暴、赤道等离子体泡、电离层闪烁等扰动的时空分布规律，指出电离层闪烁是干扰星地通信的一种要命的扰动。她还分析了电离层扰动削弱太空算力的几条路径，包括干扰星地与星间通信、干扰GNSS导航定位、引发高层大气膨胀致轨道阻力上升进而挤占算力与能源。她介绍，我国已在东西向布局十余处空间观测站点，云南站点数量最多，且处在赤道异常区的核心观测位置，团队已完成电离层扰动的建模与预报研究，可以应用在可靠太空计算的空间天气预测场景中，提供主动预警服务。

最后由来自中国科学院云南天文台高级工程师董亮分享“空间天气——日地空间环境影响”，他聚焦空间天气对卫星系统、北斗导航及地面电力系统的影响，介绍了太阳风暴与太阳活动引发的空间扰动机制。强调了云南低纬度、高海拔的区位优势，认为云南既是国内重要的空间天气综合研究平台，又正好处在南亚、东南亚国际观测的空白区。目前马来西亚三所高校已加入云南跨境空间天气观测合作体系，未来计划依托沪滇协作平台，在昆明建设面向南亚东南亚的空间天气数据分中心，可以为太空算力所需要的空天地一体化的可靠计算的提前预警提供地面支持。

【思辨环节】

思辨点一：太空极端环境主要由哪些因素构成，其中哪一类构成在轨计算可靠性的主导矛盾？

中国科学院国家天文台创新研究团组首席科学家平劲松首先进行思辨发言，他先认为当前太空算力的两种发展模式，一种是分布式低轨算力星座，一种是天宫这类大型集成式在轨计算体系，随后直指行业三个痛点：星上海量数据下行通道不足、星地传输标准缺失、长期缺乏可持续盈利模式。他的看法是，散热固然难，但是成本高、数据下不来，卡着算力上天，这是目前的主要矛盾。

中国电波传播研究所原所长吴健围绕解读星链降轨的逻辑，这种方式使得终端功耗和硬件尺寸能有量级的下降，但超低轨道大气阻力陡增、卫星寿命缩短，这是星载算力必须长期权衡的一对矛盾。中国科学院微小卫星创新研究院研究员邓雷从工程实现角度，梳理了算力卫星在太阳能获取、太阳帆板布局、传输时延与芯片散热上的难点，并介绍航天级芯片走微米级制程，集成度不高但可靠性强，自带抗辐照屏蔽，配合多模硬件冗余加软件防护来应对单粒子效应。来自腾讯云的工程师赵峻则从计算功耗切入谈散热，认为地面机房靠空气对流，太空只能靠辐射，效率上不去，不如从降低芯片功耗着手。马冠一抛出光子冷却的价值，认为这是绕开传统辐射散热瓶颈的一个方向。哈尔滨工业大学客座教授郑万平对比航天级与工业级器件，传统航天级产品成本高、周期长，而经太空环境筛选验证的工业级器件能满足卫星三到五年的服役，迭代快、性价比高，更适合商业航天规模化部署。云南能讯工程师师智良提出可靠性可以分级，发射成本降下来之后，指标不必一刀切，载人航天守住高可靠，遥感、通信中继这类商用场景可以适当放低，坏了补发一颗就是。云南大学信息学院教授袁国武点出规模化的两道门槛，一是长期综合使用成本要趋近或低于地面，二是要做低功耗、高能效比的星载芯片，同时提醒别忽视辐射引起的存储比特翻转。CCF YOCSEF保定副主席张畔认为散热有办法解决，只是成本高、铺不开，散热未必是主导矛盾，得从全系统去找真正的核心矛盾。来自CCF YOCSEF的AC郭程从安全的角度提出激光通信没有原生防护，星地、星间的数据很容易被他国卫星捕获、劫持，协议层的漏洞是个大隐患。昆明理工大学副教授李旺认为低轨微小卫星，超低轨道调轨能耗极大，微小平台撑不起五到十年的寿命，轨道高度、芯片寿命和整星成本这三者得算清楚。

小结：回到“哪一类是主导矛盾”这个问题，讨论并没有收敛到单一答案。辐射、真空、超大温差、空间碎片是绕不开的环境底座，其中真空带来的散热困难、辐射引发的单粒子翻转和总剂量效应，直接压在计算可靠性上。但多位嘉宾把话说得更实：在工程和商业尺度上，数据回传能力、器件成本、盈利模式常常比散热更早地把项目卡住。所以主导矛盾不是一个固定的东西，它随轨道、随任务、随场景漂移，只能放到具体系统里去判定。

思辨点二：算力、功耗、散热受限的条件下，硬件、软件与系统层面有哪些可行的设计方法？

哈尔滨工业大学客座教授郑万平先进行思辨发言，结合他在加拿大航天领域近30年的经验，认为应该把太空算力定义清楚，它不是把单机算力堆上天，而是一套可商业化运营的空天算力基础设施。他比较中美的差异，指出单星算力先天不足，一套GPU机柜要配几十平米的太阳能帆板，分布式星座组网才是规模化的可行路径，通过分布式的方式提高可靠性、容错性。

国家超算天津中心副主任龚春叶认为太空专用定制芯片可能是可靠计算方面的突破口；类脑芯片在功耗和能效上的方法值得关注，可为太空硬件的供电可靠性方面提供借鉴；平劲松补充在可靠数据传输方面，星上预处理和分级压缩是刚需，天文领域成熟的0到1级数据分层处理，完全可以复用到遥感、通信这些卫星场景。山东国网智能李太忠结合电力无人机和机器人的经验，硬件端优化空间防撞结构，软件端解决设备重启后的数据丢失，动态调节压缩比来适配复杂工况。湖南大学超算中心陈果则换了个角度，容错本身不是新问题，硬件层、通信层都有成熟办法，新机会在AI，大模型天然有概率容错的特性，掉几个比特、丢一点局部数据不影响推理结果，可以借这一点把星载硬件冗余成本降下来，提高可靠计算。邓雷则给了个偏底层的散热解法，可以提高星载芯片常规工作温度上限，抬高散热板辐射温度，散热效率就能提升。陶鼎文分享轻量化AI推理芯片的进展，用定制化领域模型、模型压缩固化、能耗智能管理，从软件算法层把整机功耗压下来，实现软硬件的深度协同。赵峻点出一个壁垒，航天、计算、通信、芯片各领域标准割裂，没有统一互通规范，得建一套能适配不同轨道、不同算力场景的跨领域标准。CCF YOCSEF 重庆副主席陆艳军强调场景定义算力，性能、供电、可靠性、寿命、成本之间没有通用公式，先把战略任务和应用场景定清楚，可靠性计算的方案才好精准匹配。CCF YOCSEF 哈尔滨的AC朱庆福从用户端把算力分层，实时应急监测用星上端侧小算力，复杂长周期科研任务走"星上预处理加地面超算"的协同模式来提高可靠性。吴琪认为落到星载大模型，参数体量太大，再叠上辐射、散热、传输、可靠性的约束，地面那套模型方案搬不过来，得单独开一条太空专属的大模型可靠性研究路子。

小结：这个思辨的共识，大家其实给得比较一致，也就是地面成熟方案不能直接照搬，得面向太空极端环境进行优化。落到三个层面：硬件上做低功耗专用芯片、抗辐照器件和多模冗余，提高芯片耐温上限、尝试光子冷却这类散热新路；软件上固化领域轻量化模型，推模型压缩和能耗智能管理，再把AI大模型的概率容错特性用起来省冗余；系统上走星上预处理加地面超算协同、星座级分布式冗余，并且以场景和用户需求为设计前提。多层面拧在一起协同优化，才是在受限条件下保住可靠性的可行路子。

思辨点三：多领域壁垒下，规模化在轨部署的可靠计算建设路径是什么？

国家超算天津中心研究员龚春叶引导发言，认为"算力上天是必答题，不是选择题"，星载超算标准服役周期有限，在全功率持续运行下，成本控制、星地通信、导航遥测、芯片协同是四大工程难题，而多星分布式大型太空超算星座，是这个产业的发展趋势，从单星到多星不仅是提高算力的方式，也是通过冗余实现可靠计算的一条路径。

CCF大理分部主席许春荣介绍依托中科院计算所工业级5G创新应用（大理）研究院面向南亚东南亚推进语义通信的落地测试，这项技术能缓解星地海量数据回传的拥堵，眼下已进入验证测试阶段，是南向落地的一个突破口，可解决在轨星座计算数据的可靠传输。云南大学地球科学学院副教授刘国其针对低纬轨道算力设计的短板，提出搭一个低纬度电离层深度学习预测模型，弥补通用模型在低纬地区预报精度不够的缺陷，贴合云南和东南亚的低纬环境，可以助力星座算力的环境预测，一定程度助力可靠性计算。国家卫星气象中心闫小娟介绍我国已建成天地一体化的空间天气观测预警网，自研链式"风雨"预报模型达到国际领先，空间天气和太空算力可以双向赋能，气象模型给在轨设备提供极端环境预警，星载算力反过来提升预报精度，她还建议搭一个专业化的太空环境仿真验证平台。另外，云南本地产业代表介绍了云南省卫星产业基地与中泰空天信息技术联合实验室，云南直接面向南亚东南亚市场，这片区域地面互联网覆盖率不到一半，是空天通信、遥感算力的天然蓝海，未来依托沪滇协作推动国内空天技术南向输出。产业投资嘉宾认为太空计算的技术难题都能一步步啃下来，缺的是可持续的盈利模式，只有落地能变现的商业场景、把社会资本引进来、用盈利反哺技术迭代，产业才能正向循环，而云南的高海拔环境和灾害监测场景，是太空算力地面仿真、前置验证的好试验场。空间天气应用嘉宾认为云南泥石流、滑坡、森林火灾频发，可以用卫星遥感加本地空间观测算力搭一套灾害监测的业务闭环，高海拔场地能模拟太空辐照和粒子环境，把在轨验证成本压下来。平劲松给了个两步走的南向方案，借云南的区位枢纽，把上海的海上算力资源南向延伸到东南亚，做成通导遥一体化的太空算力服务网络。郭程则继续提醒，星座卫星软件生态如果依赖海外供应链，底层就有隐患，哪怕硬件全国产，地面控制入口、射频链路、星载组件仍缺统一可信认证，很容易遭网络攻击，乌克兰卫星被攻击就是前车之鉴，行业得建全链路加密、全流程可信认证的防护体系。

小结：这思辨的指向是"路径"，讨论的落点也在路径上。要规模化在轨部署，先得跨过航天、计算、通信、能源之间的标准壁垒，把跨行业统一技术标准和可信认证体系立起来，这是前提。论坛也从如何找对场景，服务地方，发挥地方优势。则是云南低纬度、高海拔、面向南亚东南亚的区位，搭空间环境仿真与地面综合验证平台，先挑灾害监测、跨境通信这类能盈利的试点落地，再联合6G、运营商和社会资本联合推进。

会议当天，两名高中生刘俊、段舒语听说昆明将举办这样一场聚焦太空算力的技术论坛，主动报名，全程参与引导和思辨过程。嘉宾们对空间物理、星载计算、航天工程的深入探讨，在这些年轻的旁听者心里种下了一颗种子。其中一名高中生段舒语在会后表示，这场论坛让她很受启发，也更坚定了报考航空航天专业、投身空天事业的想法。

一场面向青年科技工作者的学术论坛，能够吸引中学生自发走进现场，也说明这一前沿方向正在被更年轻的一代看见。让科学的种子尽早萌芽，让下一代在真实的学术现场感受科技的魅力，正是论坛面向社会的一份长远价值所在。