李德仁院士: 提出“对地观测脑”新概念
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人工智能当下不仅只融入了地面上的各行各业，天上的对地观测卫星也开始朝着“对地观测脑”的方向发展。
中国工程院院士、中国科学院院士李德仁最新提出“对地观测脑”(earth observation brain,EOB)概念。
“‘对地观测脑’是一种模拟脑感知、认知过程的智能化对地观测系统，通过结合地球空间信息科学、计算机科学、数据科学及脑科学与认知科学等领域知识，在天基空间信息网络环境下集成测量、定标、目标感知与认知、服务用户为一体的一种实时智能对地观测系统。”
李德仁表示，为了进一步增强系统智能化水平，提高系统感知、认知能力和应急响应能力，未来将对地观测卫星星座与通信卫星、导航卫星和飞机等空间节点通过动态组网，建立天基空间信息网络，以实现智能化空天信息的实时服务，并提出对地观测脑概念，一个基于事件感知的智能化对地观测系统。
以下是李德仁近期以“从对地观测卫星到对地观测脑”为主题的演讲内容全文(未经本人审核)。
李德仁：中国对地观测卫星之路经历了从无到有、从试验卫星到运行卫星、技术从有到好的发展，下一步就要实现卫星大众化智能服务。
比如，中国气象卫星包括极地轨道卫星(又称极地卫星)和地球同步轨道卫星(又称静止卫星)。风云一号、风云三号是具有代表性的极地轨道卫星，对全球进行观；风云二号、风云四号是具有代表性的地球同步轨道卫星，对中国东半球进行实时观测。接下来还将继续发射其他气象卫星，与欧洲构成全球卫星对地观测系统。
再有今年1月份正式交付的资源三号02星，2016年5月30日成功发射。一颗太阳同步圆轨道传输型卫星，兼有测绘和国土资源普查功能，满足1:5万比例尺测图以及1:2.5万地图修测的精度要求，为基础测绘、地理国情监测等测绘需求以及其他行业应用提供有效支撑，为国民经济建设和社会发展服务。
再比如，2014年8月高分二号光学遥感卫星成功发射，标志着中国遥感卫星进入亚米级“高分时代”。
到2020年，我国将建成一个“16+4+4+X”，即由16颗0.5米分辨率光学卫星、4颗高端光学卫星、4颗微波卫星以及多颗视频高光谱等微小卫星组成的0.5米级高分辨率商业遥感卫星系统。
除了拍摄高分辨率影像，现在一些卫星也具备拍摄视频的功能。
卫星视频目前主要应用领域包括：地面资源的开发利用动态监视；自然灾害全过程动态监测；社会经济参数的动态反演；军事行动保障等。
不管是哪一种方式，都需要云平台对影像数据、视频资料进行存储和处理。
比如遥感云通过将海量遥感数据，复杂的遥感处理与分析方法放在远程的云计算平台中，利用云计算平台弹性的计算能力，用户无需搭建专用环境，只需要选择数据和算法后即可从网络GIS获取最终结果。
再有一种是位置云服务，室外导航基于卫星导航系统，室内导航基于卫星、无线信号、传感器以及混合定位等多种定位方式为用户提供定位服务。我们希望在2020年底，室内外定位精度都可优于1米。
但是，我国现有通信、导航、遥感卫星系统现在存在一个最大的问题：各成体系，进而导致信息分离、综合服务能力滞后。
因此，必须将各个系统联系起来，形成系统联通、时空融合、服务畅通的融合系统。这就要求我们做好一星多用，多星组网；天地互联，多网融合；统一基准，关联表征；数据挖掘，知识发现；星地协同，组网传输；智能处理，按需服务，最后建设天基信息实时服务系统(PNTRC)。
当然，这一切的推动背后需要高科技的大力支持。在这个人工智能的时代，地球空间信息科学同样可以学习人脑的方式，利用不同空间信息脑实现作业的自动化、智能化。
比如遥感信息科学可以通过开发多种不同空间信息脑来实现以下三个过程的自动化：地球空间信息海量数据获取；智慧空间数据处理与挖掘；地球空间数据驱动应用。
而且，卫星上的相机和智能处理系统就好比一个“对地观测脑”，所拍摄的所有影像将被“对地观测脑”快速处理、提取有用的信息和驱动相应应用，实现脑认知中的感知、认知和行动这三个过程，也就是所谓的互联网+天基信息实时服务。
那么， “对地观测脑”有何用途?
对地观测脑概念图
“对地观测脑”实质上是以天上卫星观测星座与通讯导航星群、空中飞艇与飞机等获取地球表面空间数据信息，利用在轨影像处理技术、星地协同数据计算分析技术等对获取的数据信息进行处理分析，获取其中的有用的信息和知识，服务于用户决策，从而实现天空地一体化协同的实时对地观测与服务。
“对地观测脑”可以为不同领域用户提供定位(Positioning)、导航(Navigation)、授时(Timing)、遥感(Remote sensing)、通信(Communication)，即PNTRC服务。具体表现为：
(1)实时增强导航服务：为各种类型用户(包括地面手机用户)提供优于米级的高精度实时导航定位信息；
(2)精密授时服务：提供高精度时间信息和时间同步信息；
(3)快速遥感(视频)增值服务：全天时、全天候、实时的获取、处理遥感和视频数据，并将感兴趣的信息及时推送给用户的手机和各类智能移动终端；
(4)天地一体移动宽带通信服务：克服地面通信网络覆盖范围不足的局限，可为全球用户提供安全、可靠、高速的天地一体化通信和数据传输服务。
但是想要实现“对地观测脑”，有一些必须要解决的技术问题。包括：星基导航增强技术；天地一体化网络通信技术；多源成像数据在轨处理技术；天基信息智能终端服务技术；天基资源调度与网络安全；一体化的非线性地球参考框架构建技术；基于载荷的卫星平台设计与研制等。
除此之外，还需要解决影像在轨处理及信息提取、自动变化检测、星上分布协同计算与智能感知、认知等一些新的关键技术问题。
不过，目前已经有了一些将空间大数据和人工智能结合起来进行的应用的成功案例，比如天火无人机已经实现从遥感影像大数据中自动搜索目标、对海洋时敏目标卫星实时检测定位。
今天，很高兴可以借此机会表达我个人对于空间大数据和人工智能融合的想法。我个人认为，无所不在的空天地传感器将产生前所未有的时空大数据，需要建立天地一体化信息网络。而且面对数据海量、信息缺失、知识难觅的局面，因此需要建立基于云计算的星地协同的对地观测脑。我相信从对地观测卫星到对地观测脑是人工智能、脑认知和对地观测技术在大数据时代集成与深度融合的必然发展，将推动PNTRC智能服务的实现。谢谢!
泰伯网倾情提醒，李德仁院士将在WGDC2017卫星+大数据峰会再次分享“对地观测脑”全新概念，届时还将有中国资源卫星应用中心主任徐文、资源三号卫星工程应用系统总设计师唐新明、商汤科技、佳格天地等多位大咖，共同谈论遥感大数据、人工智能等前沿话题。
6月14日下午，卫星+大数据峰会，我们在北京·国家会议中心等你！
编辑：珊珊
我手拿金箍棒、脚踩风火轮，是美貌与智慧并存、英雄与侠义的化身。
目前关注地理信息衍生的商业应用领域。
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