OMM Redaksiyası
Для работы систем искусственного интеллекта требуется большое количество электроэнергии. Пока технологические компании сталкиваются с трудностями при поиске достаточных источников энергии для растущего спроса, Илон Маск предлагает размещать центры обработки данных не на Земле, а на орбите, где солнечный свет доступен практически непрерывно.
Идея перешла от обсуждений к подаче заявок в регулирующие органы. Тем не менее большинство экспертов сомневаются, что орбитальные центры удастся создать в сроки, обозначенные Маском, и обеспечить их конкурентоспособную стоимость.
Как могут работать центры обработки данных на орбите?
В январе, выступая на Всемирном экономическом форуме в Давосе вместе с генеральным директором «BlackRock» Ларри Финком, Маск заявил, что главным ограничением в сфере искусственного интеллекта стали уже не чипы, а энергия. По данным форума, он предположил, что центры искусственного интеллекта на солнечной энергии в космосе могут стать экономически эффективными через несколько лет. «pv magazine» пишет, что Маск назвал срок в два-три года.
Через несколько дней «SpaceX» обратилась к американским регулирующим органам с заявкой на запуск до одного миллиона спутников. Как сообщает BBC, в заявке орбитальные центры обработки данных представлены как наиболее дешёвый и энергоэффективный способ удовлетворить растущий спрос на вычисления для искусственного интеллекта. «Reuters» сообщило, что компания добивается разрешения на использование спутников, работающих на солнечной энергии, для этой цели. Позже агентство охарактеризовало объединение «SpaceX» и компании Маска в сфере искусственного интеллекта «xAI» как инвестицию в центры обработки данных в космосе.
По данным «Reuters», ссылающегося на проектное описание, подготовленное инженером «SpaceX» Ианом Далом, в июне Маск заявил, что в спутниках для искусственного интеллекта будут использоваться преимущественно уже существующие технологии.
Преимущества орбиты и экономические сомнения
Согласно аргументации Маска, на подходящей орбите солнечные панели почти постоянно освещены: там нет ночи, облачности и некоторых препятствий, создаваемых атмосферой. По его словам, солнечная панель в космосе может вырабатывать примерно в пять раз больше энергии, чем панель на Земле. На мероприятии в Вашингтоне 29 сентября Маск заявил, что наземные солнечные панели обычно выдают от одной пятой до одной восьмой номинальной мощности, а наземным системам необходимы большие аккумуляторы. Космос он назвал «местом, где всегда солнечно».
Ещё одним возможным преимуществом является охлаждение. Чипы выделяют тепло, а охлаждение наземных центров обработки данных обходится дорого. Маск напомнил, что температура космического фона составляет около трёх кельвинов, или минус 270 градусов Цельсия, и предположил, что отводить тепло излучением будет очень дёшево.
Важный фактор — стоимость доставки оборудования на орбиту. Маск заявил, что полная многоразовость ракеты «Starship» компании «SpaceX» может снизить стоимость доставки на орбиту в 100 раз. На том же мероприятии в Вашингтоне он сообщил, что рассчитывает на полёты «Starship» не реже одного раза в неделю начиная со следующего года. Маск также сказал, что хотел бы, чтобы «SpaceX» и «Tesla» вышли на производство 200 гигаватт солнечной энергии в год, а долгосрочная цель — «сотни тераватт» в год.
Технико-экономическое обоснование, подготовленное в 2024 году Управлением технологий, политики и стратегии NASA, рассмотрело два проекта мощностью по два гигаватта, которые собирали бы энергию на орбите и передавали её на Землю. В исследовании говорится, что стоимость такой энергии за киловатт-час может быть в 12–80 раз выше, чем у наземных возобновляемых источников, и проекты не будут конкурентоспособны, даже если доставка в космос окажется бесплатной. Более дешёвые запуски, солнечные элементы с эффективностью 50% и перевозка с помощью электрических двигателей в совокупности могут снизить затраты примерно на 95%.
Последующие оценки также указывают на высокую стоимость орбитальных систем. Согласно анализу, который «Latitude Media» обобщило в сентябре, «Bank of America» оценивает стоимость орбитального центра обработки данных мощностью один гигаватт примерно в 170 миллиардов долларов. Это примерно втрое дороже наземного аналога. По оценке «Boston Consulting Group», стоимость запуска должна снизиться примерно с 1 500 до 100 долларов за килограмм.
Независимая исследовательская компания «SemiAnalysis» в опубликованной в июне модели указала, что сейчас орбитальные вычисления обходятся более чем в четыре раза дороже наземных. Компания ожидает, что затраты сравняются лишь примерно к 2040 году — значительно позже прогнозируемого Маском срока в два-три года.
Технические препятствия и дальнейшие шаги
Несмотря на низкую температуру космоса, отвод тепла остаётся одной из главных инженерных проблем. Вакуум не передаёт тепло, а изолирует от него, поэтому космический аппарат может отводить тепло только излучением. Согласно расчётам, опубликованным в журнале «IEEE Spectrum», для работы одного чипа «Nvidia H100» при температуре 60 градусов Цельсия может потребоваться радиатор площадью 1,4 квадратного метра, а для серверной стойки мощностью 40 киловатт — радиатор площадью 80 квадратных метров. Это примерно размер площадки для пиклбола. Центру обработки данных мощностью 100 мегаватт может потребоваться не менее 2 500 таких радиаторов. По анализу «Mach33», в более крупных спутниках с достаточным количеством солнечных панелей радиаторы могут составлять 10–20% общей массы.
Космические лучи и заряженные частицы могут менять значения битов в памяти и повреждать чипы. В материале «IEEE Spectrum» о стартапе, работающем над орбитальными вычислениями, это названо одним из главных рисков для графических процессоров, не предназначенных для космоса. На Земле неисправное оборудование можно заменить, а на орбите это, как правило, сложно или невозможно. В апреле «Reuters» писало, что аналитики сравнили этот проект с инициативой «Microsoft» по созданию подводного центра обработки данных, впоследствии прекращённой компанией: то оборудование также нельзя было бы ремонтировать и обновлять.
Компания «Forethought» рассчитала, что при ежегодной вероятности отказа около 9% в течение пяти лет вычислительная мощность орбитального центра обработки данных может снизиться примерно на 38% от первоначального уровня. Эта оценка основана на данных «Meta». При этом компания подчёркивает, что фактический уровень отказов на орбите неизвестен и может быть выше.
Сеть, состоящая из миллиона спутников, может значительно увеличить плотность объектов на орбите. В исследовании моделирования, о котором журнал «Science» сообщил в августе, говорится, что планируемые крупные спутниковые группировки могут достичь порога синдрома Кесслера. В таком сценарии космический мусор будет бесконтрольно накапливаться, делая спутниковые сети неустойчивыми. Журнал «Science», рассказывая об этой теории, предложенной астрофизиком NASA Дональдом Кесслером в 1978 году, назвал план «SpaceX» по созданию центра обработки данных из миллиона спутников одним из потенциально значимых источников мусора.
Задержки передачи сигнала также могут ограничить применение таких систем. По данным «IEEE Spectrum», лишь некоторые рабочие нагрузки допускают задержку в десятки миллисекунд. Поэтому орбитальные вычисления могут подойти для обучения искусственного интеллекта и пакетной обработки данных лучше, чем для сервисов реального времени.
Подход Маска отличается от идеи передавать собранную в космосе энергию на Землю с помощью микроволн или лазеров. Согласно его плану, электроэнергия будет использоваться там, где она вырабатывается, — на орбите, а на Землю по оптическим каналам будут отправляться только результаты обработки. Аналитики, на которых ссылается «Latitude Media», считают этот вариант более реалистичным для эпохи искусственного интеллекта, поскольку передавать данные проще, чем энергию мощностью в гигаватты.
Программа «Solaris» Европейского космического агентства изучает другие варианты использования солнечной энергии в космосе. Среди них — проект с передачей энергии радиочастотами, разрабатываемый совместно с «Thales Alenia Space» и итальянской компанией «Enel», а также концепция зеркал от «Arthur D. Little» и французской компании «Engie», которые будут направлять свет на существующие солнечные электростанции.
Исследование 2025 года, связанное с работой ESA и опубликованное в журнале «Joule», в некоторой степени подтверждает перспективность концепции зеркал. Согласно исследованию, даже если такая система будет в шесть-девять раз дороже наземной солнечной энергетики, к 2050 году она сможет заменить 80% мощностей ветровой и солнечной энергетики в европейской электросети и сократить потребность в аккумуляторах на 70%, обеспечивая электричеством в периоды, когда наземные источники не могут его вырабатывать.
Эксперты в целом согласны с тем, что на орбите много солнечного света, а тепло можно отводить излучением. Споры идут о том, перевесят ли эти преимущества высокие затраты и когда это может произойти.
Решающим фактором может стать «Starship». Если «SpaceX» сможет регулярно запускать ракету и снизить стоимость вывода на орбиту до уровней, которые аналитики считают необходимыми, экономические расчёты могут измениться. В противном случае орбитальные центры обработки данных могут остаться дорогостоящей технологией с ограниченной сферой применения. Пока ожидается, что в ближайшей перспективе основная часть потребности искусственного интеллекта в энергии будет обеспечиваться на Земле.
