薛惠鋒：從更高起點謀劃“星融網”的未來 

習近平總書記在黨的十九大報告中，再次把建設航天強國作為加快建設創新型國家的重要內容。當今世界，航天已經發展成為科學發現最活躍、尖端技術最集中、工程實踐最復雜、產業帶動最強勁的領域之一，是維護國家安全的戰略基石，是推動科學技術進步、服務經濟社會發展的重要力量，是國家意志和綜合國力的集中體現，也是大國博弈的戰略高地。今天的航天與數百年前的航海一樣，是人類探索未知世界、拓展生存空間的歷史必然，一定會深刻改變世界的政治版圖、地緣格局、社會形態，深刻影響科技發展、文明進步的方向和進程。

面對陸、海、空、天、網五大空間，如果沒有制天權，將難以擁有其他制權﹔如果沒有航天強國，就很難為網絡強國等提供全方位的保障。例如，在維護海洋權益中佔據主動，離不開天基遙感系統，實現對海域的全面監測和掌控﹔在網絡主權之爭中決勝未來，迫切需要建設獨立自主、高效運行的衛星通信網絡，並與地面通信網絡融合，打破互聯網的壟斷，以保障網絡設施安全、維護數據主權。

中央作出了建設“天地一體化信息網絡”的重大部署。落實好這一部署，核心在“建”，成敗在“用”。人類已向太空發射了超過上千顆人造衛星。這些衛星本身性能可能較高，但彼此之間的溝通和協同卻不足，其間大量溝通都依賴地面設施。功能單一、運行依賴地面、相互之間孤立的衛星網絡系統，已經不能滿足人們實時、綜合的服務需求。國家“十三五”科技創新規劃把“天地一體化信息網絡”作為面向2030年的15個重大科技項目之一。建設這一系統，不僅要建設功能多樣、軌道互補、高度智能、自主運行、靈活擴展的異構衛星網絡，更要實現與地面電信網等各類網絡的全面融合，滿足陸、海、空、天用戶移動通信和網絡接入等需求，讓我們無論何時何地，徹底告別特殊環境“與世隔絕”的困擾，徹底改變網絡主權“受制於人”的局面。

為此，在“天地一體化信息網絡”的應用層面，我們提出了“星融網”的框架思路。

一、戰略牽引，掌控“四權”

網絡是數據的“路”，數據是運行在網絡上的“車”，而數據所承載的現實本體，就是為一個國家、一個企業、一個家庭所有的“車載物品”。構建“星融網”的根本目的，是為了五大空間的全方位互聯互通，打造服務政府治理、軍隊作戰、企業創新的“數據大腦”，以“制數權”掌控“制腦權”。同時要看到，作為數據載體的“互聯網”的主權不在我們手中。而沒有“路”的自主，跑在路上的“車”就沒有安全保障，必須以“制網權”來保障“制數權”。在天空地一體化條件下，掌控“制天權”又是“制網權”的重要前提。因此，以“制天權”保障“制網權”，以“制網權”保障“制數權”，以“制數權”獲取“制腦權”，是“星融網”建設的戰略目的。

（一）“制天權”決定“制網權”

對信息的掌控能力，很大程度上取決於進入空間、利用空間的能力。特別在國防和軍事方面，“數據流牽引指揮流”的未來戰爭形態，根本上依賴天基系統的信息支援。從國外看，目前，美軍70%以上的通信、80%以上的情報偵察與監視、90%以上的精確武器制導都依賴衛星系統。美國於今年啟動天基“深空先進雷達方案”項目，開始建造第三批“地球同步軌道態勢感知計劃（GSSAP）衛星”，提高中高軌道太空事件的監測認知能力和反應速度。近年來，多國大力發展小衛星以及編隊飛行技術，以組成陸海空天一體化綜合信息應用系統，進一步縮短作戰信息的獲取、融合和分發時間，力爭在全球信息優勢方面拉大與對手的“代差”。可以說，沒有太空安全，就沒有網絡、海洋、經濟、國防、軍事安全﹔沒有天基信息系統，就不可能在網絡空間主權的維護中掌握主動權。

（二）“制網權”決定“制數權”

由於互聯網源自美國這一歷史原因，我國網絡空間領域關鍵基礎設施、核心技術、重要產品無法自主可控，使我國數據主權面臨著重大現實威脅和潛在挑戰。

一是“心臟中樞”受制於人。互聯網13台根服務器中，唯一的主根服務器在美國，12台輔根服務器中有9台在美國。美國對互聯網域名解析工作的主導，導致了全球數據對美國單向透明。二是“骨干樞紐”尚難自主。國外的路由器、交換機設備制造商，在我國骨干網核心節點，特別是在一些關鍵領域和行業中，佔有極高市場份額。三是“末梢神經”廣被滲透。外資企業佔據了網絡終端設備的龐大市場份額。這些企業有時會迫於壓力與美國情報部門合作，運用其產品和服務的便利條件，獲取政府、企業和個人的敏感數據。四是數據跨境監管制度滯后。跨國企業在不同國家分支機構之間傳輸海量商業數據，帶來數據跨境流動安全的問題。我國互聯網行業的幾大巨頭均為外資控股，容易受國外勢力影響，造成聯網用戶海量數據在無監管情況下出境。解決這些問題，不僅要完善數據分等級保護、數據跨境監管等制度，更要構建自主可控、穩定運行的“星融網”，以提高非常時期的網絡基礎設施抗摧毀、抗打擊和自我恢復能力，把網絡主權、數據主權牢牢掌握在自己手中。

（三）“制數權”決定“制腦權”

大數據時代，數據是治理體系和治理能力現代化的基礎性戰略資源。無論是激發經濟活力、重構社會形態、再造企業范式、創新政府治理，都需要掌控和處理規模龐大、標准不同、結構復雜、類型眾多、層次繁復的數據資源。此外，系統之間、層次之間、地域之間、行業之間存在復雜的數據交互和關聯關系，加之“人”的因素的介入，使這一系統更為復雜，是典型的開放的復雜巨系統。隻有掌握“數據治理”的科學方法和有效手段，才能掌控“制數據權”，才能為國家、政府、企業的治理構造智慧化的“數據大腦”，真正實現全面感知、科學決策、實時反應、綜合協調、指揮控制。構建“從定性到定量的綜合集成研討廳體系”，打造“人機結合、人網結合、以人為主”的智慧化系統，是用“制數權”掌控“制腦權”的有效方法。“從定性到定量的綜合集成研討廳體系”的運用，將實現跨層級、跨地域、跨系統、跨部門、跨行業綜合集成，推動工程系統、政策系統、社會系統“從不滿意狀態到滿意狀態”的綜合提升，從而實現“數據到決策、數據到研發、數據到生產”的顛覆性創新。

二、以用為本，實現“四化”

“星融網”將著重統籌軍、民領域的應用需求，解決空間信息應用的四大問題，實現“四化”。

（一）感：態勢感知“全域化”

“星融網”的建設，將把天基、空基、地基感知系統融合起來，形成全方位、全頻譜、全時域的態勢感知體系。在軍用領域，可實時採集敵軍兵力部署、武器裝備、防衛設施等戰場環境數據，為指揮決策提供實時化的情報數據支撐﹔在民用領域，“星融網”將實現天空地海大數據“全球性觀測、全天時監控、全覆蓋採集、全行為記錄”的目標，支撐政府治理和企業生產經營。

（二）傳：網絡傳輸“一體化”

“星融網”空間網絡協議將解決較長的傳播時延、較高的誤碼率、非對稱的鏈路、動態的拓扑關系、異構的網絡環境、高度受限的星上資源、安全性差等諸多特殊挑戰，推動現有地面互聯網等網絡協議直接應用於空間網絡。在軍用領域，確保復雜戰場環境中完成海量數據的動態可靠傳輸，贏得制信息權﹔在民用領域，“星融網”將全面拓寬服務時域和地域，實現對空中、海上、偏遠地區的信息傳輸服務。

（三）知：數據分析“智慧化”

“星融網”將通過異構融合、清洗去冗、關聯挖掘、分布計算，解決數據的復雜性、真偽性、功效性、海量性、協同性問題。特別是對於來源廣泛、結構復雜、規模龐大的異構、海量、多源數據，進行過濾、甄別、去噪、融合，並進行關聯、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，集成人的智慧，運用人的感性思維，提取數據隱含規律信息，形成“從數據到決策”的知識發現、情報獲取、仿真推演和效能評估能力。

（四）用：決策指揮“敏捷化”

“星融網”將面向軍、民領域應用需求，建立天空地海一體化的決策指揮平台，實現“監測、預警、響應、處置、評價”。在軍用領域實現發現到處置的無縫對接，贏得先發優勢﹔在民用領域實現城市民情、政務、交通、環境、能源、水資源等信息預警監測與管理，特別是保障重大突發事件的應急管理，構建“平戰結合、平災結合”監測防控、預測預警、指揮調度、應急保障、模擬演練於一體的應急體系，實現處置突發事件的敏捷化。

三、問題導向，破解“四難”

“星融網”節點類型眾多，在天、空、地、海運行的不同節點的功能、接入傳輸的能力迥異，使其成為一個高度異構、動態復雜的巨系統。科學構建和運用“星融網”是一項艱巨的挑戰，在戰術層面，至少需要解決組網協同、信息傳輸、數據融合、仿真驗証四個難題。

中國航天科技集團公司第十二研究院肩負著中央賦予的“建設錢學森智庫﹔支撐航天、服務國家﹔成為軍民融合產業平台建設抓總單位”三大使命，發揮著中國航天五大總體作用，即智庫總體、情報總體、數據總體、網絡與信息化總體、軍民融合產業化推進總體，是中國網信軍民融合聯盟、國家兩化融合創新推進聯盟、中國衛星全球服務聯盟、中國電子商務聯盟等國家級平台的依托單位。十二院獨有的平台優勢與核心能力，能為破解“星融網”的四個難題，提供系統性、安全性、有效性、可靠性的解決方案。

（一）組網協同的“系統性”

組網技術是保障“星融網”信息安全可靠傳輸的關鍵。對“星融網”這樣一個復雜巨系統來說，總體設計的好壞決定了系統的可靠性、易用性、抗毀傷性。例如，衛星如何布局，星間鏈路如何設置，地面網絡如何布點，需要運用系統工程的思想，加強總體設計。錢學森為十二院打造了一套智庫方法工具體系，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、知識體系、機器體系”相互融合的錢學森智庫基礎設施。十二院在“三大體系”的基礎上，完善形成了錢學森智庫“六大體系、兩個平台”，即“思想庫體系、x數據情報體系、網絡和信息化體系、模型體系、專家體系、決策支持體系，以及機器平台、指揮控制平台”。無論是“載人航天飛船方案”的提出，還是“國家民用空間基礎設施發展規劃”的研究論証﹔無論是《中國的航天白皮書》，還是多個航天發展五年規劃，十二院及其前身都發揮了重要支撐作用。錢學森智庫“六大體系、兩個平台”，能夠為“星融網”的系統規劃、系統設計、系統建設、系統管理提供科學有效的方法支撐。

（二）信息傳輸的“安全性”

從物理層到應用層，“星融網”都存在安全隱患，並呈現出與地面網絡不同的安全特征，信息安全保障的任務艱巨。例如，無線傳輸特性、復雜組網結構、空間環境惡劣等特點，使“星融網”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、電磁信號等外界干擾，加大信號傳輸中的錯誤率。十二院在星間、星地數據傳輸方面，利用幀間編解碼處理等技術，可以在很大程度上確保“星融網”數據傳輸的無損、實時、安全。

（三）數據融合的“有效性”

十二院擁有相關領域“國家工程實驗室”、“北京市重點實驗室”，以及300台存儲、處理能力較強的服務器集群，建設了錢學森數據推進實驗室、綜合集成仿真與演示實驗室，中國工程院工程科技知識中心、戰略性新興產業中心、航天中心。十二院在長期支撐航天型號任務以及地方數據工程的建設中，具備了“空天地海”一體化信息集成能力，致力於推動數據本體到數據衍生問題的技術創新，能夠在數據採集、評估、辨偽、清洗、存儲、傳輸、融合、應用等各環節，支撐“星融網”跨軍民、跨行業、跨領域的海量數據的應用。

（四）仿真驗証的“可靠性”

“星融網”的建設，是高技術、高投入、高風險、高效益、長周期的重大工程，必須依靠仿真驗証這一科學、經濟的手段，最大限度地提高設計的可靠性。隨著研制周期不斷縮短、性能要求不斷提升、系統規模和復雜度急劇增長， “基於模型的系統工程（MBSE）”正在仿真驗証中發揮越來越重要的作用。這一方法正在被NASA、ESA等國外航天管理部門廣泛嘗試和採用。十二院是國內MBSE理論和實踐的最早探索者之一，並在航天型號研制中進行了推廣應用。十二院將建立陸海空天空間信息網絡仿真與測試平台，為“星融網”需求分析、功能設計、各階段仿真驗証等提供一套有效管用的方法工具，進一步縮小“天地一體化信息網絡”理論研究與實際應用之間的差距。

結語

一部人類文明發展史，就是一部新生代替舊有、先進顛覆落后、科學改造蒙昧、開放打破封閉的歷史。從古到今，科學技術的每一次重大突破，都會引發生產力的深刻變革，推動人類文明的巨大進步。“星融網”的建設，將凝聚起構建數字主權新疆界的強大力量，把浩瀚無垠的“深空”、虛擬世界的“深藍”連接起來，實現從“數字地球”到“數字宇宙”的跨越，推動人類太空文明開辟新天地、邁向新境界。（作者系中國航天科技集團公司第十二研究院院長）