人类文明的每一次阶跃，都起源于计算。
1800多年前，在清脆的珠算声中，算盘拨出人类最古老的计算程序，带来农耕文明的繁盛；200多年前，在齿轮的转动间，机械计算机勾勒出第一次工业革命的袅袅蒸汽；70多年前，在0和1的转换之间，电子计算机带领人类进入崭新的信息革命时代；如今，我们身处一个算力奔腾、算法先进、算料丰富的时代。这一次，我们将计算的尺度放大到整个地球。地球万物，皆可计算。
1962年，人类发射第一颗陆地卫星，开启了现代意义上的航天遥感时代。经历半个世纪的发展，卫星遥感技术已经成为一项应用广泛的高科技。随着商业航天的发展，对地球的观测越来越便捷，卫星、无人机等多源对地观测数据迅速增加，其中卫星每隔几小时就会产生PB级别数据。
但在数据处理的过程中，却有一些不可忽视的问题：数据极大丰富，但信息密度低；遥感数据专业性强，认知成本高；下游任务碎片化，边际成本高。因此，如何高效、精准、低成本处理海量鲜活的多源对地观测数据，从中挖掘有效价值信息，成为空天信息产业亟待解决的难题。
随着人工智能时代加速到来，大模型为空天信息产业带来新范式和新机会。基于全新的遥感大模型等技术，中科星图数字地球合肥有限公司（以下简称“星图地球”）对数字地球内核进行升级。7月6日，在2023第二届数字地球生态峰会上，重磅发布云上计算产品——星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）。
星图地球常务副总裁唐德可做产品报告
“面向智能计算，我们首次将空天信息领域的算料、算法和算力资源拉通，以星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）为载体，构建可计算的地球。”星图地球常务副总裁唐德可说。
星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）是基于自主遥感智能大模型，深度融合地球大数据、分析解译算法、超级计算机，构建的可计算数字地球核心引擎。通过密集型“智能计算”为用户提供地球数据智能处理、地球信息智能感知、地球场景智能重建能力，并向互联网用户开放各类计算能力接口，便以快速构建云上应用，为地球科学研究、遥感行业应用、大众日常生活等提供高质量的时空内容服务。
作为地球大数据计算产品，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）具有以下四大优势：
数据汇聚更全面：整合汇聚分析就绪数据、今日影像数据、用户上传数据三大类数据源入口，丰富“算料”，满足多时序、大范围、现势性等多类应用需求。
时空计算更高效：通过地球计算引擎混合调度星图超算云网超算域、智算域、大数据域、云计算域澎湃的计算资源，实现大范围空间智能高效计算。
信息解译更准确：以空天灵眸大模型为智算内核，混合应用机理模型与统计模型实现下游任务构建，完成高精准地球信息解译。
平台开放更灵活：开放智脑引擎的云原生API服务和全链路生产处理工具，为灵活的地球计算赋能，实现快速高效行业应用搭建。
地球计算器零门槛完成地球科学计算
具体来说，如何计算庞大的地球数据呢？
星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）推出地球科学计算工具——地球计算器，通过在云上充分打通澎湃算力资源、海量数据资源，以及以空天灵眸大模型为核心的算法资源，让地球科学计算就在顷刻之间。
利用地球计算器，行业用户可以零门槛完成地球科学计算。
Step1：选择数据
星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）可以直接调用品类繁多的地球数据。包括：
国际规模最大的百万级自主产权高分多模态细粒度分类标准数据集，具有“大规模、多模态、多目标、细粒度、多任务、国产化”等特色，含百万级目标实例；
PB级海量分析就绪的标准数据集，包括Landsat、Sentinel、MODIS等遥感卫星影像数据、科学专题数据以及AI样本集等130余类，并以6-10TB/日的速度持续更新；
持续更新的全国范围基础框架数据，星图地球数据云2023年版已经上线，0.8米卫星影像全国更新，0.5米影像覆盖全国所有城市；
持续供给最鲜活的高质量数据资源，星图地球今日影像全面升级，汇聚全球200+即时卫星数据产品资源的订购与调用，此次卫星数量、影像质量、数据品类、交付速度都再上新台阶，可做到今日影像今日计算。
此外，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）还支持用户自有数据的快速上传、存储、管理与应用。
Step2：选择算法
星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）集成了遥感领域最权威的大模型——全球首个面向多模态遥感数据的生成式自监督基础模型“空天•灵眸”。
该模型在12个国际遥感标准数据集的平均性能指标达到领先水平，平均泛化准确率达到90%以上，可完成高精准的地球数据解译。已在检测、识别、分割、三维重建、时空预测、智能生成等典型下游任务中已得到有效验证。
搭载全栈国产化基础软硬件平台，以空天灵眸大模型（MaaS）为智算内核，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）提供20多类、400多个基础类算子，涵盖数值分析、遥感分析、地形分析、矢量分析、智能解译、三维重建、统计分析等相关时空算子服务。
“搭载空天灵眸大模型（MaaS），我们在数据处理上边际成本更低，泛化能力更强、性能质量更优，做到了省数据、省时间、省人力。” 唐德可总结道。
Step3：查看结果模型参数增加的背后，是算力需求的指数级增长。星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）以星图地球超级计算机为底座，打通星图超算云网，具备130万+CPU核，混合精度算力峰值突破4000+PFlops，1130+PB存储资源能力，200Gpbs网络带宽；同时实现云计算、智算、超算、存储四域融合以及统一管理，基于强大的混合时空调度引擎，提供虚拟化、容器、并行计算、深度学习训练、存储等多源业务能力，满足计算密集型任务的需要，为实现多源异构数据的自动化、实时化、精准化处理提供保障。
基于Landsat8-TOA的NDVI均值计算结果
基于以上澎湃算力，面向全国范围大数据的即时计算，以全国植被指数生产为参照，基于2022年5-8月两季度30m Landsat-8 TOA影像数据，共计3085景影像，总数据量约3TB，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）约在1分钟之内完成生长季归一化植被指数计算并显示。
▲ 建筑物提取
面向全国范围智能并行计算，以全国0.8米高分数据地物提取为参照，包括栅格推理、全国矢量合并等，可在6小时之内完成智能计算。
▲ 敏感物去除
目前，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）支持30类场景分类，飞机、船舶、车辆、道路等30余类目标细粒度识别，建筑物、球场、耕地等35类地物要素提取，以及对建筑物的提取、高度估计、实景三维重建。
值得一提的是，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）还打通了数据源的实时更新，可快速高效更新地球数据，保障了提取数据的时效性和鲜活性。
开发者模式轻松上手地球科学编程
基于以上核心能力，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）对外提供开发者模式，让行业开发者、科研用户轻松上手地球科学编程。
结合海量分析就绪数据集，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）提供500+个在线云原生API服务，支持JavaScript/Typescript进行在线编程开发，并可基于时空混合调度引擎进行大批量数据分布式并行计算，不受时间和空间的限制，实现任意尺度的在线即时计算。同时平台支持错误语法高亮显示、智能提示、错误检查、脚本一键分享等功能，实现地球科学编程便捷高效、知识成果快速共享共用。
此外，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）还对外开放4款生产处理工具，打通影像数据从原始栅格—地球栅格—语义感知—标准矢量地图—实景三维场景的自动化全链路闭环处理流程。
值得注意的是，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）还搭载通用人工智能大模型，只需要跟“AI小星”提出需求，如“帮我生成一段用于植被提取的代码”，AI小星就可以很快给出答案~
打造千行百业先进生产力工具
打通并缩短数据与计算资源的距离，是空天信息赋能千行百业、走进大众生活的必由之路。
结合强大的算力和丰富的行业时空数据，基于批量化、即时快速解译地物、目标等要素边界及多时序时空变化信息的能力，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）可完成多时序、大范围空间信息产品的自动生产，信息获取效率显著提高，为自然资源、水利、农业、交通、生态环境等行业提供便捷化的时空决策级服务，助力地球科学研究。
同时，基于4款全链路地球数据处理工具和500+云原生API服务，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）现已具备面向水利 、气象、生态、金融等各行业大场景的数据快速处理与精准分析能力，可实现从1到N行业应用场景的快速搭建，覆盖60+行业，200+应用场景。
▲ 三维场景
此外，星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）还将以用户兴趣为驱动，通过“计算”丰富数字地球的体验，为地球计算增加了更多的“玩娱属性”，提升互动性及趣味性。例如，通过AIGC
迁移生成水墨、剪纸等不同风格的卫星影像；通过NerF输出三维场景，一座座城市楼宇白模拔地而起，城市的建设清晰可见。
可计算数字地球是数字地球发展的新阶段，也是构建数字经济的新底座。
由星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）构建可计算的数字地球，可实现数字化、并行化、语义化，将庞大巨量复杂的科学问题分解转化为一系列可计算问题，为各类超大规模复杂问题提供创新解决方案，在此基础上，通过工程化、产品化触达广大消费者，让空天基础设施像水和电一样深入各行各业，盘活地球数据内在价值。
“从看得见到看得懂，从数据到信息，我们希望通过星图地球智脑引擎（GEOVIS Earth Brain）让地球数据发挥最大价值，赋能千行百业。” 唐德可说。
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