中國工程院院士、中國科學(xué)院院士李德仁最新提出“對地觀測腦”(earth observation brain,EOB)概念。

　　“‘對地觀測腦’是一種模擬腦感知、認(rèn)知過程的智能化對地觀測系統(tǒng)，通過結(jié)合地球空間信息科學(xué)、計算機科學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)及腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)等領(lǐng)域知識，在天基空間信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下集成測量、定標(biāo)、目標(biāo)感知與認(rèn)知、服務(wù)用戶為一體的一種實時智能對地觀測系統(tǒng)。”

　　李德仁表示，為了進一步增強系統(tǒng)智能化水平，提高系統(tǒng)感知、認(rèn)知能力和應(yīng)急響應(yīng)能力，未來將對地觀測衛(wèi)星星座與通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星和飛機等空間節(jié)點通過動態(tài)組網(wǎng)，建立天基空間信息網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)智能化空天信息的實時服務(wù)，并提出對地觀測腦概念，一個基于事件感知的智能化對地觀測系統(tǒng)。

　　以下是李德仁近期以“從對地觀測衛(wèi)星到對地觀測腦”為主題的演講內(nèi)容全文(未經(jīng)本人審核)。

　　李德仁：中國對地觀測衛(wèi)星之路經(jīng)歷了從無到有、從試驗衛(wèi)星到運行衛(wèi)星、技術(shù)從有到好的發(fā)展，下一步就要實現(xiàn)衛(wèi)星大眾化智能服務(wù)。

　　比如，中國氣象衛(wèi)星包括極地軌道衛(wèi)星(又稱極地衛(wèi)星)和地球同步軌道衛(wèi)星(又稱靜止衛(wèi)星)。風(fēng)云一號、風(fēng)云三號是具有代表性的極地軌道衛(wèi)星，對全球進行觀;風(fēng)云二號、風(fēng)云四號是具有代表性的地球同步軌道衛(wèi)星，對中國東半球進行實時觀測。接下來還將繼續(xù)發(fā)射其他氣象衛(wèi)星，與歐洲構(gòu)成全球衛(wèi)星對地觀測系統(tǒng)。

　　再有今年1月份正式交付的資源三號02星，2016年5月30日成功發(fā)射。一顆太陽同步圓軌道傳輸型衛(wèi)星，兼有測繪和國土資源普查功能，滿足1:5萬比例尺測圖以及1:2.5萬地圖修測的精度要求，為基礎(chǔ)測繪、地理國情監(jiān)測等測繪需求以及其他行業(yè)應(yīng)用提供有效支撐，為國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展服務(wù)。

　　再比如，2014年8月高分二號光學(xué)遙感衛(wèi)星成功發(fā)射，標(biāo)志著中國遙感衛(wèi)星進入亞米級“高分時代”。

　　到2020年，我國將建成一個“16+4+4+X”，即由16顆0.5米分辨率光學(xué)衛(wèi)星、4顆高端光學(xué)衛(wèi)星、4顆微波衛(wèi)星以及多顆視頻高光譜等微小衛(wèi)星組成的0.5米級高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)。

　　除了拍攝高分辨率影像，現(xiàn)在一些衛(wèi)星也具備拍攝視頻的功能。

　　衛(wèi)星視頻目前主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：地面資源的開發(fā)利用動態(tài)監(jiān)視;自然災(zāi)害全過程動態(tài)監(jiān)測;社會經(jīng)濟參數(shù)的動態(tài)反演;軍事行動保障等。

　　不管是哪一種方式，都需要云平臺對影像數(shù)據(jù)、視頻資料進行存儲和處理。

　　比如遙感云通過將海量遙感數(shù)據(jù)，復(fù)雜的遙感處理與分析方法放在遠(yuǎn)程的云計算平臺中，利用云計算平臺彈性的計算能力，用戶無需搭建專用環(huán)境，只需要選擇數(shù)據(jù)和算法后即可從網(wǎng)絡(luò)GIS獲取最終結(jié)果。

　　再有一種是位置云服務(wù)，室外導(dǎo)航基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，室內(nèi)導(dǎo)航基于衛(wèi)星、無線信號、傳感器以及混合定位等多種定位方式為用戶提供定位服務(wù)。我們希望在2020年底，室內(nèi)外定位精度都可優(yōu)于1米。

　　但是，我國現(xiàn)有通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星系統(tǒng)現(xiàn)在存在一個最大的問題：各成體系，進而導(dǎo)致信息分離、綜合服務(wù)能力滯后。

　　因此，必須將各個系統(tǒng)聯(lián)系起來，形成系統(tǒng)聯(lián)通、時空融合、服務(wù)暢通的融合系統(tǒng)。這就要求我們做好一星多用，多星組網(wǎng);天地互聯(lián)，多網(wǎng)融合;統(tǒng)一基準(zhǔn)，關(guān)聯(lián)表征;數(shù)據(jù)挖掘，知識發(fā)現(xiàn);星地協(xié)同，組網(wǎng)傳輸;智能處理，按需服務(wù)，最后建設(shè)天基信息實時服務(wù)系統(tǒng)(PNTRC)。

　　當(dāng)然，這一切的推動背后需要高科技的大力支持。在這個人工智能的時代，地球空間信息科學(xué)同樣可以學(xué)習(xí)人腦的方式，利用不同空間信息腦實現(xiàn)作業(yè)的自動化、智能化。

　　比如遙感信息科學(xué)可以通過開發(fā)多種不同空間信息腦來實現(xiàn)以下三個過程的自動化：地球空間信息海量數(shù)據(jù)獲取;智慧空間數(shù)據(jù)處理與挖掘;地球空間數(shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用。

　　而且，衛(wèi)星上的相機和智能處理系統(tǒng)就好比一個“對地觀測腦”，所拍攝的所有影像將被“對地觀測腦”快速處理、提取有用的信息和驅(qū)動相應(yīng)應(yīng)用，實現(xiàn)腦認(rèn)知中的感知、認(rèn)知和行動這三個過程，也就是所謂的互聯(lián)網(wǎng)+天基信息實時服務(wù)。

　　那么， “對地觀測腦”有何用途?

對地觀測腦概念圖

　　“對地觀測腦”實質(zhì)上是以天上衛(wèi)星觀測星座與通訊導(dǎo)航星群、空中飛艇與飛機等獲取地球表面空間數(shù)據(jù)信息，利用在軌影像處理技術(shù)、星地協(xié)同數(shù)據(jù)計算分析技術(shù)等對獲取的數(shù)據(jù)信息進行處理分析，獲取其中的有用的信息和知識，服務(wù)于用戶決策，從而實現(xiàn)天空地一體化協(xié)同的實時對地觀測與服務(wù)。

　　“對地觀測腦”可以為不同領(lǐng)域用戶提供定位(Positioning)、導(dǎo)航(Navigation)、授時(Timing)、遙感(Remote sensing)、通信(Communication)，即PNTRC服務(wù)。具體表現(xiàn)為：

　　(1)實時增強導(dǎo)航服務(wù)：為各種類型用戶(包括地面手機用戶)提供優(yōu)于米級的高精度實時導(dǎo)航定位信息;

　　(2)精密授時服務(wù)：提供高精度時間信息和時間同步信息;

　　(3)快速遙感(視頻)增值服務(wù)：全天時、全天候、實時的獲取、處理遙感和視頻數(shù)據(jù)，并將感興趣的信息及時推送給用戶的手機和各類智能移動終端;

　　(4)天地一體移動寬帶通信服務(wù)：克服地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不足的局限，可為全球用戶提供安全、可靠、高速的天地一體化通信和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

　　但是想要實現(xiàn)“對地觀測腦”，有一些必須要解決的技術(shù)問題。包括：星基導(dǎo)航增強技術(shù);天地一體化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù);多源成像數(shù)據(jù)在軌處理技術(shù);天基信息智能終端服務(wù)技術(shù);天基資源調(diào)度與網(wǎng)絡(luò)安全;一體化的非線性地球參考框架構(gòu)建技術(shù);基于載荷的衛(wèi)星平臺設(shè)計與研制等。

　　除此之外，還需要解決影像在軌處理及信息提取、自動變化檢測、星上分布協(xié)同計算與智能感知、認(rèn)知等一些新的關(guān)鍵技術(shù)問題。

　　不過，目前已經(jīng)有了一些將空間大數(shù)據(jù)和人工智能結(jié)合起來進行的應(yīng)用的成功案例，比如天火無人機已經(jīng)實現(xiàn)從遙感影像大數(shù)據(jù)中自動搜索目標(biāo)、對海洋時敏目標(biāo)衛(wèi)星實時檢測定位。

　　今天，很高興可以借此機會表達我個人對于空間大數(shù)據(jù)和人工智能融合的想法。我個人認(rèn)為，無所不在的空天地傳感器將產(chǎn)生前所未有的時空大數(shù)據(jù)，需要建立天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)。而且面對數(shù)據(jù)海量、信息缺失、知識難覓的局面，因此需要建立基于云計算的星地協(xié)同的對地觀測腦。我相信從對地觀測衛(wèi)星到對地觀測腦是人工智能、腦認(rèn)知和對地觀測技術(shù)在大數(shù)據(jù)時代集成與深度融合的必然發(fā)展，將推動PNTRC智能服務(wù)的實現(xiàn)。謝謝!

　　泰伯網(wǎng)傾情提醒，李德仁院士將在WGDC2017衛(wèi)星+大數(shù)據(jù)峰會再次分享“對地觀測腦”全新概念，屆時還將有中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心主任徐文、資源三號衛(wèi)星工程應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師唐新明、商湯科技、佳格天地等多位大咖，共同談?wù)撨b感大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿話題。

　　6月14日下午，衛(wèi)星+大數(shù)據(jù)峰會，我們在北京·國家會議中心等你!