Avaruuspohjainen tekoäly: Pilvipalveluiden skaalautuvuuden seuraava rajaseutu

Miksi tekoälyinfrastruktuuri siirtyy kiertoradalle

Tekoälyn suosion kasvaessa on ilmaantunut useita tarjonnan rajoituksia. Ensimmäinen oli näytönohjaimet, joiden erikoislaitteisto on siirtynyt pelialan niche-käytöstä tekoälydatakeskusten massakäyttöön. Tämän seurauksena Nvidia (NVDA ), alan johtaja, on kasvanut maailman suurimmaksi yritykseksi.

Mutta toisesta rajoituksesta on tulossa pääongelma: energiansaanti.

Tämä johtuu siitä, että tekoälydatakeskuksia ei nykyään mitata niinkään niiden laskentatehon, vaan niiden virrankulutuksen perusteella. Tästä syystä Tekoälyyritykset yrittävät käynnistää ydinvoimalat uudelleen, varmista ensimmäisten SMR-prototyyppientai Valtion sääntelyviranomaiset asettavat uudet kaasukäyttöiset voimalaitokset hyväksyttäväksi nopeutetulla aikataululla..

Kun datakeskusten energiantarpeen kasvu kiihtyy, katseet kääntyvät toiseen vaihtoehtoon: avaruuteen perustuvaan tekoälyyn, joka antaa pilvipalvelulle aivan uuden fyysisen merkityksen.

Rajoittamattoman energiansaannin mahdollisuus kiertoradalta tulevilta satelliiteilta on asia, jota olemme jo analysoineet laajasti artikkelissa ”Avaruuspohjaiset energiaratkaisut loputtomasti puhtaaseen energiaan"

Mutta tätä konseptia rajoittaa aina jonkin verran tarve muuntaa aurinkoenergia sähköksi, muuttaa tämä sähkö mikroaalloksi, jotta se voidaan lähettää takaisin maan pinnalle, ja sitten muuntaa se takaisin sähköksi.

Tämä lisää tehosatelliittien monimutkaisuutta, vaatii enemmän maanpäällistä infrastruktuuria ja kaiken kaikkiaan vähentää toimenpiteen tehokkuutta merkittävästi, koska jokainen muuntaminen eri energiamuodoksi johtaa häviöihin. Tämä voisi todennäköisesti toimia vain erittäin halpojen kiertoradalle laukaisujen kanssa.

Vaihtoehtoisesti, jos energiaa käytettäisiin suoraan kiertoradalla, se olisi paljon tehokkaampaa ja taloudellisesti kannattavampaa nopeammin – varsinkin jos lopputuote voidaan helposti lähettää takaisin Maahan.

Teoriassa avaruudessa sijaitsevat datakeskukset voisivat olla ihanteellinen vaihtoehto: ne tarvitsevat paljon virtaa, mutta laskelmien tulosten lähettäminen takaisin Maahan on triviaalia, ei vaadi uutta infrastruktuuria eikä aiheuta energiahäviöitä.

Ajatus ei ole pelkästään teoreettinen; esimerkiksi Alphabet/Google ilmoitti juuri "Project Suncatcher”, orbitaalisen tekoälylaskentajärjestelmän prototyyppi, jota käsittelimme kohdassa ”Googlen Project Suncatcher ja kiertoradan tekoälyn nousu"

Joten voisiko se toimia, ja miksi se voisi olla seuraava askel tekoälyinfrastruktuurin rakentamisessa?

Kahden trendin törmäys

Maanpäällisen tehorajoitteen ratkaiseminen

Ihmiskunnan tarvitsema energia on nyt suurempi kuin koskaan ennen, ja oikeustieteen maisteriohjelmien kaupallistaminen on vain lisännyt uusien sähkölaitosten tarvetta. Tähän mennessä suurin osa asennetuista uusista sähköntuotantolaitoksista on aurinkoenergiaa.

Lähde: ARK Invest

Mutta tämä aiheuttaa ongelman maanpäällisille verkoille, sillä aurinkoenergia tuottaa sähköä vain auringon paistaessa, mikä johtaa alhaisempaan tuotantoon pilvisinä päivinä, talvella tai illalla. Sitä vastoin paljon energiaa vaativat lähteet, kuten tekoälydatakeskukset, tarvitsevat jatkuvaa energiansyöttöä, ja huippukulutus esiintyy usein illalla ja talvella.

Teoriassa tämä voidaan ratkaista halvalla energian varastoinnilla, kuten suuryritysten akkupuistoilla. Käytännössä tämä kuitenkin mitätöi monia aurinkoenergian etuja vihreänä ja halvempana energialähteenä.

Lähde: ARK Invest

ARK Invest arvioi, että sähköntuotantoon tehtävien pääomainvestointien on skaalattava kaksinkertaiseksi noin 10 biljoonaan dollariin vuoteen 2030 mennessä maailmanlaajuisen sähkönkysynnän tyydyttämiseksi. Tästä kiinteiden energian varastointijärjestelmien käyttöönoton on skaalattava 19-kertaiseksi.

Lähde: ARK Invest

Tämä vaatii myös massiivisia investointeja sähköverkkoon, mikä lisää kustannuksia entisestään. Mikä tahansa vaihtoehto, joka ohittaa akku- ja verkkokustannukset, voi olla kilpailukykyinen, jopa omilla ainutlaatuisilla infrastruktuurikustannuksillaan, kuten avaruudessa sijaitsevien tekoälydatakeskusten kiertoradalle laukaisulla.

Avaruusaluksen deflatorinen sykli

Ei ole mikään salaisuus, että SpaceX on menestynein koskaan perustettu avaruusalan yritys. Luottamalla luotettavia uudelleenkäytettäviä kantoraketteja yritys on vähentänyt merkittävästi hyödyllisten hyötykuormien Maan kiertoradalle nostamisen kustannuksia. Kustannukset ovat laskeneet noin 95 %, noin 15 600 dollarista/kg alle noin 1 000 dollariin/kg, 17 vuodessa vuodesta 2008 lähtien.

Uusi superraskas kantoraketti Starship todennäköisesti jatkaa tätä trendiä ja lopulta nostaa laukaisukustannukset noin 100 dollariin/kg.

Lähde: ARK Invest

Vielä ei täysin ymmärretä, että tämä ei ainoastaan ​​tee satelliiteista tai avaruuslennoista halvempia, vaan se muuttaa radikaalisti mitä voidaan tehdä avaruudessa.

Kun kilon materiaalin lähettäminen avaruuteen maksaa vain 100 dollaria, minkä tahansa hyödyllisen tai riittävän kevyen materiaalin lähettäminen kiertoradalle tulee taloudellisesti kannattavaksi. Tämä pätee ohutkalvoisiin aurinkokennoihin, jotka voivat olla erittäin kevyitä, kun niitä ei tarvitse suojata lasilla tai jäykillä metallikehyksillä maanpäällisiltä sääolosuhteilta.

Tämä pätee myös materiaaleihin, jotka ovat kilohintaan erittäin kannattavia, kuten tietokonesirut.

Esimerkiksi täysi NVIDIAn GB300 NVL72 -räkkikaappi maksaa jopa 4 miljoonaa dollaria, mutta painaa vain noin 1.8 tonnia. Tällaisen materiaalin lähettäminen kiertoradalle maksaa 100 dollaria/kg vain 4,000 180,000 dollaria – lähes pyöristysvirhe suhteessa laitteistokustannuksiin.

Kokonaishinta olisi tietenkin korkeampi, kun otetaan huomioon tukilaitteet (suojaus, jäähdytys, sähköntuotanto jne.), mutta se tarkoittaa, että tekoälytietokonejärjestelmän saaminen kiertoradalle ei nosta sen kustannuksia merkittävästi lähiaikoina. On todennäköistä, että käännekohta on noin 500 dollaria/kg laukaisukustannuksia.

Lähde: ARK Invest

Lisäbonuksena kiertoradalla toimivan tekoälyn nousu voisi parantaa uudelleenkäytettävien rakettien taloudellisuutta entisestään luomalla massiiviset markkinat niiden huollolle. Vaikka Starlink-tähdistön loppuun saattaminen saattaisi vaatia 11-kertaisen määrän SpaceX:n vuoteen 2025 mennessä nostamaa kokonaismassaa, 100 GW tekoälylaskentaa lisäisi kiertoradalla tapahtuvan nostokyvyn kysyntää vielä 60-kertaisesti. Tämä puolestaan ​​alentaa laukaisukustannuksia entisestään.

Lähde: ARK Invest

Miksi orbitaalisella tekoälyllä on rakenteellisia etuja

Pyyhkäise vierittääksesi →

Täydellinen aurinkoenergialle

Aurinkoenergiaa on avaruudessa runsaasti – jopa nelinkertainen teho samalla nimellisteholla suoran auringonvalon ansiosta ilman ilmakehän säteilyhäviöitä. Oikealla kiertoradalla se on myös paljon luotettavampaa ja loistaa tasaisesti 24/7.

Tämä poistaa maalta saatavan aurinkoenergian rajoitukset. Teoriassa tämä voisi olla aurinkoenergian tuotannon viimeinen muoto. Koska energian tuominen takaisin Maahan on kuitenkin vaikeaa, sen taloudellisen kannattavuuden edellytyksenä on erittäin alhaiset laukaisukustannukset tai kiertoradalla tapahtuva valmistus.

Vaihtoehtoisesti yksinkertaisemmat kiertoratapeilit loistavat maalla sijaitsevilla aurinkovoimaloilla, kuten on ajateltu Heijastaa Orbitaalia, saattaa ohittaa valosta mikroaaltouuniin muuntamisen häviöt.

Jos taas sähköä käytetään kiertoradalla, näitä vaiheita ei tarvita. Kun laskenta on valmis, tuloksena oleva data voidaan lähettää takaisin Maahan tavanomaisten tietoliikennemenetelmien avulla, ja satelliittien kaistanleveys paranee nopeasti.

Luonnollinen jäähdytys

Avaruudessa sijaitsevien tekoälydatakeskusten toinen ainutlaatuinen etu on jäähdytys. Kun avaruus ei altistu auringonsäteilylle, se on erittäin kylmä, ja sen lämpötila on -148 °F (-100 °C) Maan varjossa olevalle avaruusalukselle tai sen omille antenniryhmille.

Merkittävä osa maanpäällisten datakeskusten energiankulutuksesta tulee jäähdytyksestä. Niiden sijoittaminen arktiselle alueelle tai jopa stratosfäärissä on ehdotettu, joten avaruus tarjoaa luonnollisen edun. Tämä todennäköisesti vaatii massiivisia passiivisia jäähdytysjärjestelmiä lämmön säteilemiseksi pois, mutta se on teknisesti mahdollista.

Kaikkialla läsnä oleva satelliittitiedustelu

SpaceX ja sen laajakaistainen satelliittiverkko ovat muuttaneet kiertoradan maisemaa täysin, ja Starlink-satelliitit muodostavat noin puolet kaikista kiertoradalla olevista satelliiteista.

Lähde: ARK Invest

Tämä on aiheuttanut satelliittien kaistanleveyden kustannusten eksponentiaalisen laskun, lähes satakertaisesti vuosien 2020 ja 2024 välillä. Starship-lennoista odotetaan lisää hyötyjä.

Lähde: ARK Invest

Avaruudessa tapahtuvasta tietoliikenteestä on tulossa niin yleistä ja halpaa, että kiertoradalla olevat datakeskukset voivat käyttää olemassa olevia verkkoja kommunikoidakseen Maan kanssa ilman, että tarvitsee rakentaa erillistä kapasiteettia. Lisäksi tiheä satelliittiverkko voisi johtaa lisähuoltopalveluihin, kuten tankkaukseen tai "hinaamiseen", mikä pidentäisi näiden resurssien käyttöikää.

Avaruus- ja maainfrastruktuurien erottaminen

Koska kiertoradalla sijaitsevat tekoälydatakeskukset eivät ole yhteydessä tavanomaiseen sähköverkkoon, ne eivät vaikuta sähkön hintoihin maapallolla. Aurinkoteknologian lisääntynyt kysyntä pikemminkin auttaa tekemään aurinkoenergiasta halvempaa maailmanlaajuisesti.

Lisäksi näiden keskusten ei tarvitse odottaa maanpäällisen verkon päivityksiä, jotka voivat kestää vuosia. Prosessi myös välttää maan ja arvokkaiden vesivarojen käyttöä, mikä parantaa kokonaistaloudellisuutta.

Sijoittaminen kiertoradan tekoälyyn

Broadcom

Näytönohjainten tuottajien ja tekoälymallien kehittäjien lisäksi datakeskuksiin liitettävyyttä ja erikoistuneita IT-laitteita tuottavat yritykset ovat tekoälybuumin merkittäviä voittajia. Yksi merkittävä yritys tässä kategoriassa on Broadcom, teknologiajätti, jonka juuret ulottuvat dotcom-aikakauteen.

Broadcomin ja Avagon fuusion jälkeen vuonna 2016 yhtiön toiminta on jaettu infrastruktuuriohjelmistoihin ja yhteyslaitteistoihin (langattomat laitteet, palvelimet, tekoälyverkot jne.).

Lähde: Broadcom

Toinen kasvava tekoälyyn liittyvä toiminta on XPU-piirien suunnittelu ja valmistus, joissa CPU, GPU ja muisti yhdistyvät yhdeksi elektroniseksi laitteeksi. Broadcom hyödyntää kokemustaan ​​ASIC-piirien (Application-Specific Integrated Circuits) tuotannossa luodakseen erityisesti tekoälylaskentaan suunniteltuja siruja.

Lähde: Broadcom

Tällaiset tiheät ja energiatehokkaat laskentayksiköt sopivat täydellisesti kiertoradalla toimivaan tekoälyyn, joka vaatii optimoidun tasapainon suorituskyvyn ja painon välillä. ASIC-piirien korkeampi energiatehokkuus on myös plussaa, sillä pienempi virrankulutus vähentää kiertoradalla tarvittavien aurinkopaneelien massaa.

Broadcomin (AVGO) viimeisimmät osakeuutiset ja -kehitys