從更高起點(diǎn)謀劃“星融網(wǎng)”的未來(lái)

◎中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第十二研究院院長(zhǎng) 薛惠鋒

習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中，再次把建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)作為加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要內(nèi)容。當(dāng)今世界，航天已經(jīng)發(fā)展成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)最活躍、尖端技術(shù)最集中、工程實(shí)踐最復(fù)雜、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)最強(qiáng)勁的領(lǐng)域之一，是維護(hù)國(guó)家安全的戰(zhàn)略基石，是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要力量，是國(guó)家意志和綜合國(guó)力的集中體現(xiàn)，也是大國(guó)博弈的戰(zhàn)略高地。今天的航天與數(shù)百年前的航海一樣，是人類探索未知世界、拓展生存空間的歷史必然，一定會(huì)深刻改變世界的政治版圖、地緣格局、社會(huì)形態(tài)，深刻影響科技發(fā)展、文明進(jìn)步的方向和進(jìn)程。

面對(duì)陸、海、空、天、網(wǎng)五大空間，如果沒有制天權(quán)，將難以擁有其他制權(quán)；如果沒有航天強(qiáng)國(guó)，就很難為網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)等提供全方位的保障。例如，在維護(hù)海洋權(quán)益中占據(jù)主動(dòng)，離不開天基遙感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海域的全面監(jiān)測(cè)和掌控；在網(wǎng)絡(luò)主權(quán)之爭(zhēng)中決勝未來(lái)，迫切需要建設(shè)獨(dú)立自主、高效運(yùn)行的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，并與地面通信網(wǎng)絡(luò)融合，打破互聯(lián)網(wǎng)的壟斷，以保障網(wǎng)絡(luò)設(shè)施安全、維護(hù)數(shù)據(jù)主權(quán)。

中央作出了建設(shè)“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)”的重大部署。落實(shí)好這一部署，核心在“建”，成敗在“用”。人類已向太空發(fā)射了超過上千顆人造衛(wèi)星。這些衛(wèi)星本身性能可能較高，但彼此之間的溝通和協(xié)同卻不足，其間大量溝通都依賴地面設(shè)施。功能單一、運(yùn)行依賴地面、相互之間孤立的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，已經(jīng)不能滿足人們實(shí)時(shí)、綜合的服務(wù)需求。國(guó)家“十三五”科技創(chuàng)新規(guī)劃把“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)”作為面向2030年的15個(gè)重大科技項(xiàng)目之一。建設(shè)這一系統(tǒng)，不僅要建設(shè)功能多樣、軌道互補(bǔ)、高度智能、自主運(yùn)行、靈活擴(kuò)展的異構(gòu)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，更要實(shí)現(xiàn)與地面電信網(wǎng)等各類網(wǎng)絡(luò)的全面融合，滿足陸、海、空、天用戶移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)接入等需求，讓我們無(wú)論何時(shí)何地，徹底告別特殊環(huán)境“與世隔絕”的困擾，徹底改變網(wǎng)絡(luò)主權(quán)“受制于人”的局面。

為此，在“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)”的應(yīng)用層面，我們提出了“星融網(wǎng)”的框架思路。

一、戰(zhàn)略牽引，掌控“四權(quán)”

網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)的“路”，數(shù)據(jù)是運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)上的“車”，而數(shù)據(jù)所承載的現(xiàn)實(shí)本體，就是為一個(gè)國(guó)家、一個(gè)企業(yè)、一個(gè)家庭所有的“車載物品”。構(gòu)建“星融網(wǎng)”的根本目的，是為了五大空間的全方位互聯(lián)互通，打造服務(wù)政府治理、軍隊(duì)作戰(zhàn)、企業(yè)創(chuàng)新的“數(shù)據(jù)大腦”，以“制數(shù)權(quán)”掌控“制腦權(quán)”。同時(shí)要看到，作為數(shù)據(jù)載體的“互聯(lián)網(wǎng)”的主權(quán)不在我們手中。而沒有“路”的自主，跑在路上的“車”就沒有安全保障，必須以“制網(wǎng)權(quán)”來(lái)保障“制數(shù)權(quán)”。在天空地一體化條件下，掌控“制天權(quán)”又是“制網(wǎng)權(quán)”的重要前提。因此，以“制天權(quán)”保障“制網(wǎng)權(quán)”，以“制網(wǎng)權(quán)”保障“制數(shù)權(quán)”，以“制數(shù)權(quán)”獲取“制腦權(quán)”，是“星融網(wǎng)”建設(shè)的戰(zhàn)略目的。

（一）“制天權(quán)”決定“制網(wǎng)權(quán)”

對(duì)信息的掌控能力，很大程度上取決于進(jìn)入空間、利用空間的能力。特別在國(guó)防和軍事方面，“數(shù)據(jù)流牽引指揮流”的未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)，根本上依賴天基系統(tǒng)的信息支援。從國(guó)外看，目前，美軍70%以上的通信、80%以上的情報(bào)偵察與監(jiān)視、90%以上的精確武器制導(dǎo)都依賴衛(wèi)星系統(tǒng)。美國(guó)于今年啟動(dòng)天基“深空先進(jìn)雷達(dá)方案”項(xiàng)目，開始建造第三批“地球同步軌道態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃（GSSAP）衛(wèi)星”，提高中高軌道太空事件的監(jiān)測(cè)認(rèn)知能力和反應(yīng)速度。近年來(lái)，多國(guó)大力發(fā)展小衛(wèi)星以及編隊(duì)飛行技術(shù)，以組成陸?？仗煲惑w化綜合信息應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)一步縮短作戰(zhàn)信息的獲取、融合和分發(fā)時(shí)間，力爭(zhēng)在全球信息優(yōu)勢(shì)方面拉大與對(duì)手的“代差”?？梢哉f，沒有太空安全，就沒有網(wǎng)絡(luò)、海洋、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、軍事安全；沒有天基信息系統(tǒng)，就不可能在網(wǎng)絡(luò)空間主權(quán)的維護(hù)中掌握主動(dòng)權(quán)。

（二）“制網(wǎng)權(quán)”決定“制數(shù)權(quán)”

由于互聯(lián)網(wǎng)源自美國(guó)這一歷史原因，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)空間領(lǐng)域關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、核心技術(shù)、重要產(chǎn)品無(wú)法自主可控，使我國(guó)數(shù)據(jù)主權(quán)面臨著重大現(xiàn)實(shí)威脅和潛在挑戰(zhàn)。

一是“心臟中樞”受制于人。互聯(lián)網(wǎng)13臺(tái)根服務(wù)器中，唯一的主根服務(wù)器在美國(guó)，12臺(tái)輔根服務(wù)器中有9臺(tái)在美國(guó)。美國(guó)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)域名解析工作的主導(dǎo)，導(dǎo)致了全球數(shù)據(jù)對(duì)美國(guó)單向透明。二是“骨干樞紐”尚難自主。國(guó)外的路由器、交換機(jī)設(shè)備制造商，在我國(guó)骨干網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)，特別是在一些關(guān)鍵領(lǐng)域和行業(yè)中，占有極高市場(chǎng)份額。三是“末梢神經(jīng)”廣被滲透。外資企業(yè)占據(jù)了網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的龐大市場(chǎng)份額。這些企業(yè)有時(shí)會(huì)迫于壓力與美國(guó)情報(bào)部門合作，運(yùn)用其產(chǎn)品和服務(wù)的便利條件，獲取政府、企業(yè)和個(gè)人的敏感數(shù)據(jù)。四是數(shù)據(jù)跨境監(jiān)管制度滯后?？鐕?guó)企業(yè)在不同國(guó)家分支機(jī)構(gòu)之間傳輸海量商業(yè)數(shù)據(jù)，帶來(lái)數(shù)據(jù)跨境流動(dòng)安全的問題。我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的幾大巨頭均為外資控股，容易受國(guó)外勢(shì)力影響，造成聯(lián)網(wǎng)用戶海量數(shù)據(jù)在無(wú)監(jiān)管情況下出境。解決這些問題，不僅要完善數(shù)據(jù)分等級(jí)保護(hù)、數(shù)據(jù)跨境監(jiān)管等制度，更要構(gòu)建自主可控、穩(wěn)定運(yùn)行的“星融網(wǎng)”，以提高非常時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施抗摧毀、抗打擊和自我恢復(fù)能力，把網(wǎng)絡(luò)主權(quán)、數(shù)據(jù)主權(quán)牢牢掌握在自己手中。

（三）“制數(shù)權(quán)”決定“制腦權(quán)”

大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)是治理體系和治理能力現(xiàn)代化的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源。無(wú)論是激發(fā)經(jīng)濟(jì)活力、重構(gòu)社會(huì)形態(tài)、再造企業(yè)范式、創(chuàng)新政府治理，都需要掌控和處理規(guī)模龐大、標(biāo)準(zhǔn)不同、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型眾多、層次繁復(fù)的數(shù)據(jù)資源。此外，系統(tǒng)之間、層次之間、地域之間、行業(yè)之間存在復(fù)雜的數(shù)據(jù)交互和關(guān)聯(lián)關(guān)系，加之“人”的因素的介入，使這一系統(tǒng)更為復(fù)雜，是典型的開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。只有掌握“數(shù)據(jù)治理”的科學(xué)方法和有效手段，才能掌控“制數(shù)據(jù)權(quán)”，才能為國(guó)家、政府、企業(yè)的治理構(gòu)造智慧化的“數(shù)據(jù)大腦”，真正實(shí)現(xiàn)全面感知、科學(xué)決策、實(shí)時(shí)反應(yīng)、綜合協(xié)調(diào)、指揮控制。構(gòu)建“從定性到定量的綜合集成研討廳體系”，打造“人機(jī)結(jié)合、人網(wǎng)結(jié)合、以人為主”的智慧化系統(tǒng)，是用“制數(shù)權(quán)”掌控“制腦權(quán)”的有效方法?！皬亩ㄐ缘蕉康木C合集成研討廳體系”的運(yùn)用，將實(shí)現(xiàn)跨層級(jí)、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨行業(yè)綜合集成，推動(dòng)工程系統(tǒng)、政策系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)“從不滿意狀態(tài)到滿意狀態(tài)”的綜合提升，從而實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)到?jīng)Q策、數(shù)據(jù)到研發(fā)、數(shù)據(jù)到生產(chǎn)”的顛覆性創(chuàng)新。

二、以用為本，實(shí)現(xiàn)“四化”

“星融網(wǎng)”將著重統(tǒng)籌軍、民領(lǐng)域的應(yīng)用需求，解決空間信息應(yīng)用的四大問題，實(shí)現(xiàn)“四化”。

（一）感：態(tài)勢(shì)感知“全域化”

“星融網(wǎng)”的建設(shè)，將把天基、空基、地基感知系統(tǒng)融合起來(lái)，形成全方位、全頻譜、全時(shí)域的態(tài)勢(shì)感知體系。在軍用領(lǐng)域，可實(shí)時(shí)采集敵軍兵力部署、武器裝備、防衛(wèi)設(shè)施等戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，為指揮決策提供實(shí)時(shí)化的情報(bào)數(shù)據(jù)支撐；在民用領(lǐng)域，“星融網(wǎng)”將實(shí)現(xiàn)天空地海大數(shù)據(jù)“全球性觀測(cè)、全天時(shí)監(jiān)控、全覆蓋采集、全行為記錄”的目標(biāo)，支撐政府治理和企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。

（二）傳：網(wǎng)絡(luò)傳輸“一體化”

“星融網(wǎng)”空間網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將解決較長(zhǎng)的傳播時(shí)延、較高的誤碼率、非對(duì)稱的鏈路、動(dòng)態(tài)的拓?fù)潢P(guān)系、異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、高度受限的星上資源、安全性差等諸多特殊挑戰(zhàn)，推動(dòng)現(xiàn)有地面互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直接應(yīng)用于空間網(wǎng)絡(luò)。在軍用領(lǐng)域，確保復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中完成海量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)可靠傳輸，贏得制信息權(quán)；在民用領(lǐng)域，“星融網(wǎng)”將全面拓寬服務(wù)時(shí)域和地域，實(shí)現(xiàn)對(duì)空中、海上、偏遠(yuǎn)地區(qū)的信息傳輸服務(wù)。

（三）知：數(shù)據(jù)分析“智慧化”

“星融網(wǎng)”將通過異構(gòu)融合、清洗去冗、關(guān)聯(lián)挖掘、分布計(jì)算，解決數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、真?zhèn)涡?、功效性、海量性、協(xié)同性問題。特別是對(duì)于來(lái)源廣泛、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大的異構(gòu)、海量、多源數(shù)據(jù)，進(jìn)行過濾、甄別、去噪、融合，并進(jìn)行關(guān)聯(lián)、聚類等各種分析。通過幾何、層次、圖像等可視化推理與分析技術(shù)，集成人的智慧，運(yùn)用人的感性思維，提取數(shù)據(jù)隱含規(guī)律信息，形成“從數(shù)據(jù)到?jīng)Q策”的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、情報(bào)獲取、仿真推演和效能評(píng)估能力。

（四）用：決策指揮“敏捷化”

“星融網(wǎng)”將面向軍、民領(lǐng)域應(yīng)用需求，建立天空地海一體化的決策指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“監(jiān)測(cè)、預(yù)警、響應(yīng)、處置、評(píng)價(jià)”。在軍用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)發(fā)現(xiàn)到處置的無(wú)縫對(duì)接，贏得先發(fā)優(yōu)勢(shì)；在民用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)城市民情、政務(wù)、交通、環(huán)境、能源、水資源等信息預(yù)警監(jiān)測(cè)與管理，特別是保障重大突發(fā)事件的應(yīng)急管理，構(gòu)建“平戰(zhàn)結(jié)合、平災(zāi)結(jié)合”監(jiān)測(cè)防控、預(yù)測(cè)預(yù)警、指揮調(diào)度、應(yīng)急保障、模擬演練于一體的應(yīng)急體系，實(shí)現(xiàn)處置突發(fā)事件的敏捷化。

三、問題導(dǎo)向，破解“四難”

“星融網(wǎng)”節(jié)點(diǎn)類型眾多，在天、空、地、海運(yùn)行的不同節(jié)點(diǎn)的功能、接入傳輸?shù)哪芰﹀漠?，使其成為一個(gè)高度異構(gòu)、動(dòng)態(tài)復(fù)雜的巨系統(tǒng)?？茖W(xué)構(gòu)建和運(yùn)用“星融網(wǎng)”是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，在戰(zhàn)術(shù)層面，至少需要解決組網(wǎng)協(xié)同、信息傳輸、數(shù)據(jù)融合、仿真驗(yàn)證四個(gè)難題。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第十二研究院肩負(fù)著中央賦予的“建設(shè)錢學(xué)森智庫(kù)；支撐航天、服務(wù)國(guó)家；成為軍民融合產(chǎn)業(yè)平臺(tái)建設(shè)抓總單位”三大使命，發(fā)揮著中國(guó)航天五大總體作用，即智庫(kù)總體、情報(bào)總體、數(shù)據(jù)總體、網(wǎng)絡(luò)與信息化總體、軍民融合產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)總體，是中國(guó)網(wǎng)信軍民融合聯(lián)盟、國(guó)家兩化融合創(chuàng)新推進(jìn)聯(lián)盟、中國(guó)衛(wèi)星全球服務(wù)聯(lián)盟、中國(guó)電子商務(wù)聯(lián)盟等國(guó)家級(jí)平臺(tái)的依托單位。十二院獨(dú)有的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)與核心能力，能為破解“星融網(wǎng)”的四個(gè)難題，提供系統(tǒng)性、安全性、有效性、可靠性的解決方案。

（一）組網(wǎng)協(xié)同的“系統(tǒng)性”

組網(wǎng)技術(shù)是保障“星融網(wǎng)”信息安全可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵。對(duì)“星融網(wǎng)”這樣一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)來(lái)說，總體設(shè)計(jì)的好壞決定了系統(tǒng)的可靠性、易用性、抗毀傷性。例如，衛(wèi)星如何布局，星間鏈路如何設(shè)置，地面網(wǎng)絡(luò)如何布點(diǎn)，需要運(yùn)用系統(tǒng)工程的思想，加強(qiáng)總體設(shè)計(jì)。錢學(xué)森為十二院打造了一套智庫(kù)方法工具體系，鑄就了“從定性到定量的綜合集成研討廳”體系框架，形成了“專家體系、知識(shí)體系、機(jī)器體系”相互融合的錢學(xué)森智庫(kù)基礎(chǔ)設(shè)施。十二院在“三大體系”的基礎(chǔ)上，完善形成了錢學(xué)森智庫(kù)“六大體系、兩個(gè)平臺(tái)”，即“思想庫(kù)體系、x數(shù)據(jù)情報(bào)體系、網(wǎng)絡(luò)和信息化體系、模型體系、專家體系、決策支持體系，以及機(jī)器平臺(tái)、指揮控制平臺(tái)”。無(wú)論是“載人航天飛船方案”的提出，還是“國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展規(guī)劃”的研究論證；無(wú)論是《中國(guó)的航天白皮書》，還是多個(gè)航天發(fā)展五年規(guī)劃，十二院及其前身都發(fā)揮了重要支撐作用。錢學(xué)森智庫(kù)“六大體系、兩個(gè)平臺(tái)”，能夠?yàn)椤靶侨诰W(wǎng)”的系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建設(shè)、系統(tǒng)管理提供科學(xué)有效的方法支撐。

（二）信息傳輸?shù)摹鞍踩浴?/h3>

從物理層到應(yīng)用層，“星融網(wǎng)”都存在安全隱患，并呈現(xiàn)出與地面網(wǎng)絡(luò)不同的安全特征，信息安全保障的任務(wù)艱巨。例如，無(wú)線傳輸特性、復(fù)雜組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、空間環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，使“星融網(wǎng)”容易受到信息竊取、干擾和破壞。此外，星間通信鏈路容易受到宇宙射線、電磁信號(hào)等外界干擾，加大信號(hào)傳輸中的錯(cuò)誤率。十二院在星間、星地?cái)?shù)據(jù)傳輸方面，利用幀間編解碼處理等技術(shù)，可以在很大程度上確?！靶侨诰W(wǎng)”數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)損、實(shí)時(shí)、安全。

（三）數(shù)據(jù)融合的“有效性”

十二院擁有相關(guān)領(lǐng)域“國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室”、“北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，以及300臺(tái)存儲(chǔ)、處理能力較強(qiáng)的服務(wù)器集群，建設(shè)了錢學(xué)森數(shù)據(jù)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、綜合集成仿真與演示實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)工程院工程科技知識(shí)中心、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中心、航天中心。十二院在長(zhǎng)期支撐航天型號(hào)任務(wù)以及地方數(shù)據(jù)工程的建設(shè)中，具備了“空天地海”一體化信息集成能力，致力于推動(dòng)數(shù)據(jù)本體到數(shù)據(jù)衍生問題的技術(shù)創(chuàng)新，能夠在數(shù)據(jù)采集、評(píng)估、辨?zhèn)巍⑶逑?、存?chǔ)、傳輸、融合、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)，支撐“星融網(wǎng)”跨軍民、跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

（四）仿真驗(yàn)證的“可靠性”

“星融網(wǎng)”的建設(shè)，是高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高效益、長(zhǎng)周期的重大工程，必須依靠仿真驗(yàn)證這一科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的手段，最大限度地提高設(shè)計(jì)的可靠性。隨著研制周期不斷縮短、性能要求不斷提升、系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜度急劇增長(zhǎng)， “基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）”正在仿真驗(yàn)證中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。這一方法正在被NASA、ESA等國(guó)外航天管理部門廣泛嘗試和采用。十二院是國(guó)內(nèi)MBSE理論和實(shí)踐的最早探索者之一，并在航天型號(hào)研制中進(jìn)行了推廣應(yīng)用。十二院將建立陸?？仗炜臻g信息網(wǎng)絡(luò)仿真與測(cè)試平臺(tái)，為“星融網(wǎng)”需求分析、功能設(shè)計(jì)、各階段仿真驗(yàn)證等提供一套有效管用的方法工具，進(jìn)一步縮小“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)”理論研究與實(shí)際應(yīng)用之間的差距。

結(jié)語(yǔ)

一部人類文明發(fā)展史，就是一部新生代替舊有、先進(jìn)顛覆落后、科學(xué)改造蒙昧、開放打破封閉的歷史。從古到今，科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破，都會(huì)引發(fā)生產(chǎn)力的深刻變革，推動(dòng)人類文明的巨大進(jìn)步?！靶侨诰W(wǎng)”的建設(shè)，將凝聚起構(gòu)建數(shù)字主權(quán)新疆界的強(qiáng)大力量，把浩瀚無(wú)垠的“深空”、虛擬世界的“深藍(lán)”連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)從“數(shù)字地球”到“數(shù)字宇宙”的跨越，推動(dòng)人類太空文明開辟新天地、邁向新境界。