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明月湖科研人馮小恩:讓衛星學會自己“做決策”

2026年05月21日10:13 |
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重慶姑娘馮小恩,哈工大重慶研究院博士后,2025年度重慶市博士后研究項目特別資助一等獎獲得者、2026空天信息國際學術研討會程序委員會主席。她用一套自研的智能算法,讓分散在太空中的衛星星群學會像企業一樣“招標投標”,自主應對突發任務。

面對衛星數量越來越多、管控越來越難的現實問題,馮小恩給出了三個關鍵突破。

明月湖科研人馮小恩。哈工大重慶研究院供圖

明月湖科研人馮小恩。哈工大重慶研究院供圖

01三大突破:招投標、換編碼、圖學習

第一個突破,是把航天問題變成“招投標”。衛星一多,突發任務來了怎麼辦?傳統方式依賴地面指揮,反應慢、效率低。馮小恩在碩士期間受經濟學啟發,提出了一套“招投標”機制。

當突發任務出現時,衛星集群自主發出“招標公告”,各衛星根據自身電量、存儲空間、觀測角度等條件“投標”,系統再“評標”選出最合適的執行者。這套方法在40秒內就能完成響應,計算量小,特別適合衛星上有限的計算資源。

這項研究讓衛星從“聽指揮”走向“會商量”,為星群自主協同打下了基礎。

第二個突破,是換一種編碼方式,讓效率再躍升。招投標機制解決了誰來干的問題,但面對大量任務時,算法效率仍有提升空間。傳統方法用“01編碼”描述任務,任務一多,染色體變長,算法尋優變慢。馮小恩改用實數編碼,染色體長度大幅壓縮,計算速度和尋優能力雙雙提升。

這一改進不僅讓衛星調度更快,還被驗証可用於地面兵力防御部署,証明了算法的通用價值。

第三個突破,是用“圖學習”調度衛星星群。當衛星星群面對數萬規模的海量任務時,傳統算法再次遇到瓶頸。馮小恩引入圖神經網絡,提出用“沖突消解”取代傳統的“約束滿足”思路。

她把復雜的約束條件轉化為圖模型,讓神經網絡自動學習識別任務之間的沖突關系,從而實現多星大規模任務的高效調度。相關研究成果發表於中科院一區TOP期刊《Advanced Engineering Informatics》。

02從實驗室到工程一線,回重慶落地

馮小恩不是隻寫論文的理論研究者。她作為技術骨干深度參與了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、航天五院橫向項目等10余項科研項目,擁有4項國家發明專利,發表8篇高水平論文(含4篇SCI、4篇EI),參與撰寫1部學術專著。部分成果已切實應用於實際工程。

2025年進入哈工大重慶研究院國家級博士后工作站后,她憑借“基於約束沖突圖模型的大規模多星協同任務決策方法研究”項目,獲得重慶市博士后研究項目特別資助一等獎。同年,受邀擔任“2026空天信息與產業創新國際學術研討會”程序委員會主席。

博士畢業后,馮小恩選擇回到家鄉重慶。在她看來,重慶正在崛起的空天信息產業集群提供了“產學研”結合的土壤。她深度參與了重慶市空天技術產業創新綜合體、AI+智慧衛星綜合管控平台等多項建設任務,持續將深度強化學習、大模型等前沿技術融入衛星智能管控系統,致力讓未來星座更智能、更自主、更高效。

從發現問題、定義問題到解決問題,馮小恩的信條隻有五個字:解決真問題。這位年輕的科研人,正用一行行代碼和一個個算法,讓太空中的“中國星”變得更聰明。(吳媛 孫建和)

(責編:秦潔、劉政寧)

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