Эта научно-фантастическая идея уже набрала достаточное число сторонников, от миллиардеров до правительств ряда стран. Но главный вопрос заключается в том, насколько она осуществима
Компании, лихорадочно строящие и арендующие центры обработки данных, прекрасно понимают, что они создают нагрузку на энергосети, увеличивают выбросы вредных веществ в атмосферу и потребляют воду. Так, например, потребность в электроэнергии в центрах обработки данных для искусственного интеллекта может увеличиться на целых 165% к 2030 году. Более половины энергии, питающей эти огромные объекты, поступает из ископаемого топлива, что угрожает обратить вспять прогрессы, направленные на решение климатического кризиса.
Некоторые из известных персон в области искусственного интеллекта утверждают, что у них есть решение: просто разместить эти колоссальные вычислительные кластеры в космосе. Генеральный директор OpenAI Сэм Альтман считает масштабное расширение площадей под центры обработки данных неизбежным. На самом деле это является результатом того, что невероятно богатые компании решили инвестировать в ИИ невероятно большие суммы. И сам Альтман понимает, что некоторым это может не понравиться, поэтому задумывается о возможности вывода таких мощностей на орбиту Земли.
Сейчас идея выведения на орбиту центров обработки данных, самые большие из которых могут занимать до 100 тысяч квадратных метров, может показаться непрактичной. Но Альтман не одинок в своих размышлениях. Джефф Безос и Эрик Шмидт также делают ставку на эту идею. Альтман предложил создать сферу Дайсона из центров обработки данных вокруг Солнца, имея в виду гипотетическую мегаструктуру, построенную вокруг звезды для улавливания большей части ее энергии. Довольно очевидный недостаток этого предложения заключается в том, что для строительства такой сферы, вероятно, потребуется больше ресурсов, чем существует на Земле, и это может сделать планету непригодной для жизни. Но более реалистичные планы постепенно приближаются к реализации. Такие стартапы, как Starcloud, Axiom и Lonestar Data Systems, уже привлекли миллионы долларов для их разработки. И эти проекты являются частью более широкой волны концепций, которые переносят часть вычислительных мощностей за пределы планеты. Например, Китай начал запуск космических аппаратов для группировки центров обработки данных Xingshidai, а ЕС изучает аналогичные идеи в рамках проекта ASCEND.
В США насчитывается, как минимум, 5400 центров обработки данных, от микроцентров до гипермасштабных» предприятий с тысячами серверов, и их число быстро растет. Ожидается, что к 2028 году эти объекты будут потреблять до 12% электроэнергии страны. Поэтому размещение их в космосе может показаться панацеей: решение проблемы энергопотребления за счет круглосуточной солнечной энергии и избавление населенных пунктов от бремени загрязнения воздуха, шума и воды. И за этим стоит реальная научная основа. Профессор и участник проекта «Солнечная энергия в космосе» Калифорнийского технологического института Али Хаджимири (Ali Hajimiri) еще в 2016 году подал заявку на патент на «массово параллельную вычислительную систему в космосе», то есть, центр обработки данных. С тех пор стоимость запуска снизилась примерно до 1500 долларов за килограмм, а солнечные панели стали легче и эффективнее. А.Хаджимири и его коллеги недавно предложили легкую космическую солнечную энергетическую систему, которая могла бы вырабатывать электроэнергию по цене 10 центов за кВт ч, что значительно дешевле в больших масштабах, чем аналогичные системы на Земле. Теоретически такая технология могла бы обеспечивать электроэнергией орбитальные центры обработки данных, подобные тем, которые представляет себе Альтман. Правда, сам ученый до сих пор не уверен, когда их можно будет построить в масштабах, которые требуются таким компаниям, как OpenAI.
Во-первых, системы, которые он себе представляет, обрабатывают данные относительно медленно по сравнению с системами на Земле. Они будут постоянно подвергаться радиационному облучению, и их устаревание станет большой проблемой, поскольку ремонт или модернизация будут невероятно сложными. А.Хаджимири считает, что центры обработки данных в космосе когда-нибудь могут стать жизнеспособным решением, но не решается сказать, когда этот день может наступить. «Безусловно, это осуществимо через несколько лет», — сказал он. «Вопрос в том, насколько эффективными они будут и насколько экономически выгодными они станут».
Во-вторых, идея простого размещения центров обработки данных на орбите не ограничивается мимолетными размышлениями технических специалистов или более глубокими рассуждениями ученых. Должностные лица в некоторых городах, где такие компании, как Amazon, надеются построить центры обработки данных, поднимают более актуальные вопросы. Например, городской совет Тусона (штат Аризона, США) единогласно отклонил предложение по строительству центра обработки данных в городе. «Многие говорят, что центрам обработки данных не место в пустыне. Но если это действительно национальный приоритет, то необходимо сосредоточиться на вложении федеральных средств на исследования возможностей создания центров обработки данных, которые будут существовать в космосе. Это может показаться диковинкой и немного научной фантастикой, но это действительно происходит», — считает член городского совета Никки Ли (Nikki Lee).
И работы в этом направлении уже ведутся, правда, в экспериментальном, а не промышленном масштабе. Стартап Starcloud надеялся запустить в августе прошлого года спутник размером с холодильник, оснащенный несколькими чипами NVIDIA, но запуск был отложена. Компания Lonestar Data Systems несколько месяцев назад высадила на Луну миниатюрный центр обработки данных, несущий ценную информацию. При попытке посадки аппарат перевернулся и вышел из строя. В ближайшие месяцы запланированы новые подобные запуски. «Но очень сложно предсказать, как быстро эта идея станет экономически целесообразной, — говорит экономист из Гарвардского университета Мэтью Вайнцирль (Matthew Weinzierl), изучающий рыночные инструменты в космосе. — Космические центры обработки данных вполне могут иметь некоторые нишевые применения, например, для обработки космических данных и обеспечения возможностей национальной безопасности, однако, чтобы стать значимым конкурентом наземным центрам, им нужно будет конкурировать по стоимости и качеству обслуживания, как и по любым другим вопросам».
На данный момент размещение центра обработки данных в космосе обходится гораздо дороже, чем, скажем, в «Аллее центров обработки данных» в Вирджинии, где спрос на электроэнергию может удвоиться в течение следующего десятилетия, если не будет регулирования. И пока оставаться на Земле дешевле, компании, движимые стремлением к прибыли, будут отдавать предпочтение расширению центров обработки данных на Земле. Пока же стоимость запуска ракет сама по себе представляет серьезную проблему для создания крупных орбитальных центров обработки данных, не говоря уже о необходимости замены бортовых чипов каждые 5-6 лет. Стоимость запуска снижается благодаря многоразовым ракетам, но нам все равно потребуется очень большое количество запусков для создания орбитальных центров обработки данных, конкурентоспособных по сравнению с наземными. Так, команда Google Suncatcher подсчитала, что к 2035 году стоимость запуска должна снизиться до менее чем 200 долларов за килограмм, чтобы эта концепция имела смысл.
Даже если эти проекты станут экономически целесообразными, орбитальные центры обработки данных могут наложить дополнительные издержки на устойчивое развитие мира. По оценкам Starcloud, космический центр обработки данных, работающий на солнечной энергии, может достичь в 10 раз меньших выбросов углекислого газа по сравнению с наземным центром обработки данных, работающим на газовых генераторах. Однако исследователи из Саарландского университета в Германии, опубликовавшие статью под названием «Грязные частицы на низкой околоземной орбите», подсчитали, что орбитальный центр обработки данных, работающий на солнечной энергии, все равно может производить на порядок больше выбросов, чем центр обработки данных на Земле, учитывая выбросы от запусков ракет и входа компонентов космических аппаратов в атмосферу. Большая часть этих дополнительных выбросов происходит из-за сгорания ступеней ракет и оборудования при входе в атмосферу. В результате этого процесса образуются загрязняющие вещества, которые могут еще больше истощить защитный озоновый слой Земли.
Орбита почти не защищена магнитным полем Земли. Это значит, что спутники будет атаковать солнечная радиация, а традиционная электроника с ней не дружит. По словам главы NVIDIA Дженсена Хуанга, стандартные высокопроизводительные ускорители вроде Blackwell на геостационарной орбите попросту не заработают без радиационного экранирования или модификаций, снижающих быстродействие. Google тоже протестировала свои TPU и оказалось, что при ожидаемой дозе 750 рад за 5 лет устройство начинает сбоить только после воздействия 2000 рад. Но условия в космосе непостоянны и трудно сказать, что станет с дорогой начинкой после очередной мощной вспышки на Солнце. К тому же ремонт и обновление оборудования на орбите требуют специализированных космических ремонтных кораблей или робототехники, технологии которых либо еще не готовы, либо чрезмерно дороги.
А вот еще целый ряд препятствий. Это только кажется, что на орбите можно получить доступ к неограниченным объемам количества энергии. Например, солнечная батарея МКС вырабатывает 200 кВт, и потребовалось несколько полетов, чтобы доставить ее туда, а запитать ею можно лишь около 200 видеокарт NVIDIA H-100. С охлаждением в космосе тоже есть проблемы. Космос — отличный теплоизолятор и управление температурным режимом там — задача номер один. Все, что вы можете использовать, это радиаторы. Для того чтобы избавиться от 200 кВт, потребуется около 500 м2. И наконец, максимальная скорость передачи данных по радио до Земли составляет 1 Гбит/с. На Земле же скорость каналов связи внутри центров обработки данных достигает 100 Гбит/с.
Несколько лет назад Microsoft попыталась создать центры обработки данных в океане, разместив с 2018 по 2020 годы под водой у побережья Шотландии такую конструкцию в рамках проекта Natick. В компании говорили о том, что это будет надежно, практично и позволит использовать энергию рационально, но в 2024 году Microsoft признала, что проект провалился. Единственным преимуществом подводной инфраструктуры было охлаждение. Все остальное, например, техническое обслуживание или обновление, стало огромной головной болью, и подводные центры обработки данных были признаны непрактичными. Те же проблемы будут и в космосе, только охлаждение тоже будет ужасным.
У астрономов также есть свои опасения. Кроме того, что многочисленные группировки спутников уже сейчас серьезно мешают наблюдать за небом, орбитальные центры обработки данных с многокилометровыми солнечными батареями создадут еще больше проблем. Такие проекты могут усугубить растущую проблему космического мусора, поскольку запускается все больше оборудования и все больше обломков и фрагментов падает обратно в атмосферу. А недавно ученые из Принстона вместе с университетом Британской Колумбии опубликовали исследование, описывающее как солнечная буря может не только вывести из строя большинство спутников, но и устроить нам так называемую «ситуацию Кесслера», когда выведение на орбиту любого аппарата станет практически невозможным. Раньше ученые думали, что для полного развития «ситуации Кесслера» потребуются десятилетия, однако авторы статьи пришли к выводу, что, если операторы спутников вдруг потеряют возможность отправлять на спутники команды для маневров уклонения, то первое катастрофическое столкновение произойдет примерно через 2,8 дня после нарушения связи. Если операторы потеряют контроль всего лишь на 24 часа, то вероятность катастрофического столкновения спутников, которое запустит цепную реакцию, составит 30%, а облако обломков разрушенных спутников сделает невозможным запуск чего-либо в принципе.
Тем не менее, существует один фактор, который может побудить OpenAI и другие компании более пристально обратить свой взор в космос — там практически нет регулирования. Строительство центров обработки данных на Земле требует получения муниципальных разрешений, и компании могут столкнуться с препятствиями со стороны местных властей, жители которых опасаются, что развитие центров обработки данных может привести к затоплению водоемов, повышению счетов за электроэнергию или перегреву планеты. «В космосе же нет соседей, на которых можно было бы пожаловаться, — говорит политолог и юрист Мишель Хэнлон (Michelle Hanlon), возглавляющая Центр воздушного и космического права при Университете Миссисипи. — Если вы американская компания, стремящаяся разместить центры обработки данных в космосе, то это необходимо сделать раньше, чем Конгресс скажет: «О, нам нужно это регулировать!».
Статья подготовлена по материалам wired.com, scientificamerican.com, datacenterdynamics.com, datacentremagazine.com и newspaceeconomy.ca.
