太空人工智能：云规模的下一个前沿领域

为什么人工智能基础设施正在向轨道迁移？

随着人工智能的蓬勃发展，出现了几个供应瓶颈。首先是GPU，这种专用硬件从小众游戏用途转向人工智能数据中心的大规模应用。因此，英伟达…… (NVDA )作为行业领导者，该公司已发展成为全球最大的公司。

但另一个限制因素正逐渐成为主要问题：能源供应。

这是因为如今衡量人工智能数据中心的标准不再仅仅是计算能力，而是能耗。这就是原因。 人工智能公司正争先恐后地重启核电站, 确保首批小型模块化反应堆原型机的安全 或 州监管机构正在加快审批新建燃气发电厂的进程。.

随着对数据中心能源的需求日益增长，人们的目光转向了另一种选择：太空人工智能，这赋予了“云计算”全新的物理意义。

我们已经在“”中对利用轨道卫星提供无限能源的可能性进行了广泛的分析。太空能源解决方案带来无尽的清洁能源设立的区域办事处外，我们在美国也开设了办事处，以便我们为当地客户提供更多的支持。“

但这种概念总是受到一些限制，例如需要将太阳能转化为电力，将电力转化为微波并将其传输回地球，然后再将其转化回电力。

这增加了电力卫星的复杂性，需要更多的地面基础设施，并且由于每次能量转换都会造成损耗，因此整体效率大幅降低。这种方法可能只适用于成本非常低廉的轨道发射。

或者，如果直接在轨道上使用电力，效率会更高，而且很快就会在经济上可行——特别是如果最终的“产品”可以很容易地送回地球的话。

理论上，太空数据中心可能是理想的选择：它们需要大量的电力，但将计算结果发送回地球却很简单，不需要新的基础设施，也不会造成能源损失。

这个想法并非只是理论上的；例如，Alphabet/Google刚刚宣布“捕日计划”，我们曾在“谷歌的“阳光捕手”项目与轨道人工智能的崛起设立的区域办事处外，我们在美国也开设了办事处，以便我们为当地客户提供更多的支持。“

那么，这种方法可行吗？为什么它会成为构建人工智能基础设施的下一步？

两种趋势的碰撞

解决陆地能源限制问题

人类文明所需的能源比以往任何时候都多，而低层移动通信技术的商业化进一步增加了对新建发电设施的需求。迄今为止，新增发电设施中绝大多数是太阳能发电。

来源: 方舟投资

但这对于地面电网来说是个问题，因为太阳能只有在阳光照射时才能发电，阴天、冬季或傍晚发电量较低。相比之下，像人工智能数据中心这样的高耗能设备需要持续的能源供应，其用电高峰通常出现在傍晚和冬季。

理论上，这可以通过低成本的储能方式来解决，例如建设公用事业规模的电池储能电站。但实际上，这样做会抵消太阳能作为绿色且更经济的能源的许多优势。

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ARK Invest 估计，到 2030 年，为满足全球电力需求，发电领域的资本支出必须扩大约 2 倍，达到约 10 万亿美元。其中，固定式储能设施的部署规模必须扩大 19 倍。

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这还需要对电网进行大规模投资，进一步增加成本。任何无需电池和电网成本的替代方案都可能具有竞争力，即使其自身也需要独特的基建成本，例如将太空人工智能数据中心发射到轨道上。

星舰通缩周期

众所周知，SpaceX是迄今为止最成功的航天公司。通过研发可靠的可重复使用运载火箭，该公司大幅降低了将有效载荷送入地球轨道的成本。自2008年以来的17年间，成本下降了约95%，从每公斤约15,600美元降至每公斤不到1,000美元。

新型超重型运载火箭“星舰”可能会延续这一趋势，并最终将发射成本降低到每公斤 100 美元左右。

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尚未被充分理解的是，这不仅仅降低了卫星或太空任务的成本；它从根本上改变了…… 什么 可以在太空完成。

当将一公斤材料送入太空的成本仅为100美元时，将任何有用或足够轻便的物体送入轨道在经济上都是可行的。薄膜太阳能电池就是如此，它们无需玻璃或刚性金属框架保护以抵御地球天气的影响，因此可以非常轻便。

对于每公斤利润很高的材料，例如电脑芯片，情况也是如此。

例如，NVIDIA 的一套完整的 GB300 NVL72 机架/机柜售价高达 4 万美元，但重量仅约 1.8 公吨（4,000 磅）。按每公斤 100 美元的价格计算，将这种材料送入轨道的成本仅为 180,000 万美元——相对于硬件成本而言，这几乎可以忽略不计。

当然，如果把配套设备（屏蔽、冷却、发电等）也算进去，总价会更高，但这意味着将人工智能计算系统送入轨道的成本短期内不会大幅上涨。发射成本的转折点可能在每公斤500美元左右。

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此外，轨道人工智能的兴起有望通过创造庞大的服务市场，进一步提升可重复使用火箭的经济效益。虽然完成星链星座的部署可能需要SpaceX到2025年累计运载量的11倍，但100吉瓦的人工智能计算能力将使轨道运载需求再增加60倍。反过来，这将进一步降低发射成本。

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为什么轨道人工智能具有结构优势

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非常适合太阳能

太空中的太阳能资源极其丰富——在相同额定功率下，其输出功率可达地球的四倍，这得益于不受大气损耗的直射阳光。在合适的轨道上，太阳能也更加可靠，可以全天候不间断地照射。

这克服了陆基太阳能发电的局限性。理论上，这可能是太阳能发电的最终形式。然而，由于将这种能量传输回地球的难度，它需要极低的发射成本或在轨制造才能在经济上可行。

或者，也可以采用更简单的轨道反射镜，将光线照射到陆上太阳能发电场上，正如……所倡导的那样。 反射轨道可能会忽略光到微波的转换损耗。

相比之下，如果使用轨道上的电力，则无需上述任何步骤。计算完成后，即可使用标准通信方式将数据传回地球，而且卫星带宽正在迅速提升。

自然冷却

太空人工智能数据中心的另一个独特优势是冷却。当不受太阳辐射照射时，太空极其寒冷，对于处于地球阴影或自身阵列遮蔽下的航天器而言，温度可低至零下148华氏度（零下100摄氏度）。

陆地数据中心能源消耗的很大一部分用于冷却。将它们建在北极或 甚至包括平流层 已经有人提出过这个方案，因此太空提供了天然优势。这可能需要庞大的被动冷却系统来散发热量，但从技术上讲是可行的。

无处不在的卫星情报

SpaceX 及其宽带卫星网络彻底改变了轨道格局，星链卫星约占在轨卫星总数的一半。

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这导致卫星带宽成本呈指数级下降，在 2020 年至 2024 年间下降了近 100 倍，预计星舰飞行还将带来进一步的收益。

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太空通信正变得如此普及和廉价，以至于轨道数据中心可以利用现有网络与地球通信，而无需建设专用线路。此外，密集的卫星网络可以带来额外的维护服务，例如燃料补给或“拖曳”，从而延长这些设备的寿命。

分离太空和陆地基础设施

由于轨道人工智能数据中心不接入常规电网，因此不会影响地球上的电力价格。相反，对太阳能技术的额外需求将有助于降低全球太阳能成本。

此外，这些中心无需等待耗时数年的地面电网升级。该过程还避免了占用土地和宝贵的水资源，从而提高了整体经济效益。

投资 Orbital AI

博通

除了GPU生产商和AI模型开发商之外，为数据中心生产连接设备和专用IT设备的公司也是人工智能热潮的主要受益者。博通就是这一领域的佼佼者，这家科技巨头的历史可以追溯到互联网泡沫时期。

2016 年博通和安华高合并后，该公司的业务分为基础设施软件和连接硬件（无线、服务器、人工智能网络等）。

来源: 博通

另一项与人工智能相关的新兴活动是XPU的设计和制造，它将CPU、GPU和内存集成到单个电子设备中。博通公司利用其在ASIC（专用集成电路）生产方面的经验，打造专为人工智能计算设计的芯片。

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这类高密度、高能效的计算单元与轨道人工智能完美契合，轨道人工智能需要性能和重量之间的最佳平衡。ASIC芯片更高的能效也是一大优势，因为更低的功耗可以减少轨道上所需的太阳能电池板的质量。

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