Космические вычисления обеспечивают легкий доступ к солнечной энергии, но создают свои собственные экологические проблемы
Если послушать Кремниевую долину, то искусственный интеллект перерастает планету, которая его породила. В период с сегодняшнего дня по 2030 год на центры обработки данных будет приходиться почти половина роста спроса на электроэнергию в США, а их глобальные потребности в электроэнергии могут удвоиться к концу этого десятилетия, поскольку компании разрабатывают более крупные модели искусственного интеллекта. Местные власти начали отказываться от утверждения новых серверных ферм, которые поглощают землю, создают нагрузку на электросети и потребляют охлаждающую воду. Некоторые технические руководители сейчас говорят о размещении серверов в космосе как о способе избежать этих споров.
Орбитальные центры обработки данных могли бы работать на практически неограниченном количестве солнечной энергии без перерывов из-за облачного неба или ночной темноты. Идея заключается в том, что если становится все труднее продолжать создавать более крупные серверные фермы на Земле, то, возможно, решение состоит в том, чтобы перенести некоторые из наиболее энергоемких вычислительных комплексов в космос. Но такие орбитальные центры обработки данных не станут экономически эффективными, если стоимость запуска ракет существенно не снизится, и независимые эксперты предупреждают, что в конечном итоге они могут оказать еще большее воздействие на окружающую среду и климат, чем их земные аналоги.
В начале ноября Google анонсировала проект Suncatcher, целью которого является запуск спутниковых систем на солнечных батареях, оснащенных специальными чипами искусственного интеллекта, а демонстрационная миссия запланирована на 2027 год. Примерно в то же время стартап Starcloud отпраздновал запуск 60-килограммового спутника с графическим процессором NVIDIA H100 в качестве прелюдии к созданию орбитального центра обработки данных, который, как ожидается, будет потреблять пять гигаватт электроэнергии к 2035 году.
О поддержке научной журналистики
Если вам понравилась эта статья, подумайте о том, чтобы поддержать нашу журналистскую деятельность, отмеченную наградами, подписавшись на нее. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее впечатляющих историй об открытиях и идеях, формирующих наш современный мир.
Эти два проекта являются частью более широкой волны концепций, которые переносят некоторые вычисления за пределы планеты. Китай приступил к запуску космического аппарата для Xingshidai и ldquo;площадь центра обработки данных» из созвездий, и Европейский Союз изучает подобные идеи в рамках проекта, известного как подняться.
<источника Media="(мин-ширина: 0px)" srcSet="https://static.scientificamerican.com/dam/m/4435a3af75e9e759/original/Starcloud-data-center-in-space-inline.png?m=1765229726.733&w=1000 1000Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/4435a3af75e9e759/original/Starcloud-data-center-in-space-inline.png?m=1765229726.733&w=1200 1200Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/4435a3af75e9e759/original/Starcloud-data-center-in-space-inline.png?m=1765229726.733&w=1350 1350w, https://static.scientificamerican.com/dam/m/4435a3af75e9e759/original/Starcloud-data-center-in-space-inline.png?m=1765229726.733&w=1455 1455w, https://static.scientificamerican.com/dam/m/4435a3af75e9e759/original/Starcloud-data-center-in-space-inline.png?m=1765229726.733&w=600 600Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/4435a3af75e9e759/original/Starcloud-data-center-in-space-inline.png?m=1765229726.733&w=750 750 Вт https://static.scientificamerican.com/dam/m/4435a3af75e9e759/original/Starcloud-data-center-in-space-inline.png?m=1765229726.733&w=900 900 Вт" размеры="(мин-ширина: 1455px) 1455px, (мин-разрешение: 3dppx) 50vw, (мин-разрешение: 2dppx) 75vw, 100vw"/>
<п class="" данные-блок="sciam/пункте">и ldquo;орбитальные центры обработки данных выигрывают от непрерывной солнечной энергии, порожденные массивы фотоэлементов и травматологии; говорит Бенджамин Ли, компьютерный архитектор и инженер при Университете Пенсильвании. “Это могло бы решить давние проблемы, связанные с обеспечением вычислений в центрах обработки данных с низким выбросом углерода.” Большинство предложений предусматривают орбитальные центры обработки данных, которые будут находиться на солнечно-синхронной орбите от рассвета до заката, выровненной по границе между днем и ночью на Земле, так что их солнечная энергия будет панели будут получать почти постоянный солнечный свет и получат преимущество в эффективности за пределами атмосферы Земли.
Но та же физика, которая делает орбитальные центры обработки данных привлекательными, также создает новые инженерные проблемы, говорит Ли. Их вычислительное оборудование должно быть защищено от высокой радиации с помощью экранирования или программного обеспечения, исправляющего ошибки. Для охлаждения орбитальным платформам нужны большие радиаторы, которые могут отводить тепло в космический вакуум, что значительно увеличивает массу, которую приходится запускать ракетами.
Все эти планы в конечном счете сталкиваются с одним непреодолимым препятствием: выводом оборудования в космос. Одни только затраты на запуск ракет создают серьезную проблему для строительства крупных орбитальных центров обработки данных, не говоря уже о необходимости замены бортовых чипов каждые пять-шесть лет. «Затраты на запуски многоразовых ракет снижаются, но нам все равно потребуется очень большое количество запусков, чтобы построить орбитальные центры обработки данных, которые будут конкурентоспособны с земными», — говорит Ли. Команда Suncatcher из Google подсчитала, что к 2035 году затраты на запуск должны снизиться до уровня менее 200 долларов за килограмм, чтобы их концепция обрела смысл.
Даже если орбитальные центры обработки данных станут экономически целесообразными, они не смогут использовать их в своих целях. это может привести к дополнительным издержкам в области устойчивого развития во всем мире. По оценкам Starcloud, космический центр обработки данных, работающий на солнечных батареях, может обеспечить в 10 раз меньшие выбросы углекислого газа по сравнению с наземным центром обработки данных, работающим на генераторах природного газа. Но исследователи из Саарского университета в Германии, опубликовавшие статью под названием «Грязные биты на низкой околоземной орбите», подсчитали, что орбитальный центр обработки данных, работающий на солнечной энергии, все равно может создавать на порядок больше выбросов, чем центр обработки данных на Земле, принимая во внимание выбросы от ракет запуски и возвращение компонентов космических аппаратов в атмосферу. По словам Андреаса Шмидта, специалиста по информатике из Саарского университета и соавтора статьи, большая часть этих дополнительных выбросов возникает из-за сгорания ступеней ракеты и аппаратуры при входе в атмосферу. В результате этого процесса образуются загрязняющие вещества, которые могут еще больше разрушить защитный озоновый слой Земли.
У астрономов есть свои проблемы. Джонстон говорит, что идеальная солнечно-синхронная орбита позволила бы видеть орбитальные центры обработки данных на ночном небе только на рассвете или в сумерках. Но Саманта Лоулер, астроном из Университета Реджайны в Саскачеване, отмечает, что некоторые наблюдатели полагаются на сумерки при поиске астероидов, сближающихся с Землей, и она опасается любого орбитального центра обработки данных с многокилометровыми солнечными панелями. Она также опасается, что такие проекты могут усугубить растущую проблему космического мусора, поскольку запускается все больше оборудования и все больше мусора и фрагментов попадает обратно в атмосферу. «Уже и так много загрязнений из-за повторного попадания, и осколки падают на землю», — говорит она.
На данный момент орбитальные центры обработки данных — это в основном идея, несколько небольших прототипов и набор амбициозных слайд-шоу. Фундаментальная физика почти постоянного солнечного света на орбите реальна, и затраты на запуск движутся в нужном направлении. Но экологические, астрономические и нормативные вопросы остаются актуальными. Миру придется решить, является ли отправка оборудования в космос разумным способом усиления ИИ — или это просто способ скрыть его побочные эффекты.
