Орбитальные дата-центры Маска: фантастика или следующий этап развития ИИ?

Развитие ИИ сейчас упирается не в алгоритмы или производительность чипов ^[2]. Главной проблемой становятся сами вычислительные мощности. Новые дата-центры строят по всему миру, однако вместе с этим возникает дефицит свободных ресурсов, прежде всего, воды и энергии.

На этом фоне начали появляться весьма необычные идеи. Одна из них — перенести часть вычислений в космос. Именно такой подход продвигают Илон Маск и SpaceX. Компания рассматривает создание орбитальных вычислительных узлов, которые будут получать энергию от солнечных панелей, а избыточное тепло сбрасывать напрямую в космос. Концепция выросла из проекта Starlink, но ее цель намного шире — обеспечить инфраструктуру для дальнейшего роста искусственного интеллекта ^[3]. Разберемся, насколько реалистичны такие планы и какие проблемы они должны решить.

Немного подробнее о дефиците ресурсов

Итак, бум искусственного интеллекта привел к неожиданной проблеме: сложнее стало наращивать вычислительные мощности, чем создавать новые модели ^[4]. Компании готовы тратить сотни миллиардов долларов на дата-центры, но помимо денег нужны земля, электричество, вода, интернет, а еще железо требует постоянного охлаждения. В итоге в глобальном плане инфраструктура начинает отставать от темпов развития самого ИИ.

Охлаждение серверов превратилось в отдельную и очень дорогую статью расходов. Жидкостные системы и градирни расходуют колоссальные объемы воды, особенно в теплых климатах. На отвод тепла иногда уходит до половины всей энергии, которую потребляет дата-центр. В засушливых регионах это создает реальную конкуренцию за воду, а в других местах — дополнительную нагрузку на очистные сооружения. Даже самые современные и энергоэффективные чипы продолжают выделять большое количество тепла. Его все равно приходится отводить, а это ограничивает количество оборудования, которое можно разместить на одной площадке. И да, плотность размещения оборудования в дата-центре — отдельная головная боль ^[5] для инженеров.

Планы по строительству новых крупных объектов упираются еще и в сроки согласований, поставки оборудования и прокладку коммуникаций. Каждый такой комплекс требует работы с десятками инстанций, и от идеи до ввода в строй часто проходит пять-десять лет. Между тем спрос со стороны разработчиков ИИ растет очень быстро — каждая новая модель требует все больших объемов вычислений для обучения ^[7] на расширяющихся датасетах. Крупные компании постоянно ищут свободные мощности по всему миру, но географические и инфраструктурные ограничения заставляют чаще смотреть на нестандартные варианты размещения.

Даже если процессоры, ускорители, память ^[8] и алгоритмы будут становиться эффективнее, полностью решить проблему энергопотребления это не поможет. Специализированные GPU ^[2] позволяют выполнять больше вычислений на каждый ватт энергии, однако потребности ^[9] искусственного интеллекта растут еще быстрее. Поэтому вопрос уже сводится не только к поиску дополнительных источников электроэнергии, но и к поиску новых подходов к организации всей вычислительной инфраструктуры.

Арендуйте GPU за 1 рубль!

Выберите нужную конфигурацию в панели управления Selectel. *

Подробнее → ^[10]

Как космос решает часть этих проблем

В космосе солнечные панели могут вырабатывать энергию почти непрерывно, поскольку большую часть времени находятся под прямыми солнечными лучами. В отличие от Земли здесь нет облаков и смены дня и ночи, влияющих на генерацию. Есть и еще одно важное преимущество: тепло можно отводить напрямую в окружающее пространство при помощи радиаторов. Для этого не нужны насосы, вентиляторы, градирни и другие системы охлаждения, которые на Земле потребляют дополнительную энергию и требуют постоянного обслуживания.

А еще размещение на орбите снимает целый ряд вопросов, связанных с землепользованием и локальным воздействием на окружающую среду. Не нужно отчуждать большие участки под строительство, тянуть новые линии электропередачи или решать проблемы с отводом сточных вод. Масштабирование здесь сводится в первую очередь к темпам производства аппаратов и частоте запусков, а не к поиску площадок и длительным согласованиям с региональными властями.

Сторонники идеи рассчитывают, что после первоначально высоких затрат на запуски орбитальные системы смогут обеспечить более дешевые вычисления. Отсутствие затрат на электроэнергию в привычном понимании и более простое охлаждение могут стать серьезным преимуществом, особенно для задач с постоянной высокой вычислительной нагрузкой.

Как SpaceX подошла к реализации

Идея орбитальных вычислений появилась у SpaceX не на пустом месте. Компания уже много лет развивает сеть Starlink и постепенно увеличивает возможности своих спутников. Еще в прошлом году Илон Маск говорил о том, что часть вычислений в будущем можно будет перенести на орбиту. Изначально речь шла об обработке отдельных данных прямо на спутниках, однако со временем концепция расширилась до создания полноценных вычислительных аппаратов, объединенных в единую сеть.

Важным шагом стало объединение SpaceX и xAI. Компания также начала искать инженеров для проектов, связанных с орбитальными вычислениями. При этом речь идет о действительно крупных масштабах: в документах для регуляторов упоминалась возможность создания группировки до миллиона аппаратов. Для реализации таких планов потребуется резко увеличить объёмы запусков, поэтому ключевую роль здесь должна сыграть ракета Starship.

SpaceX уже готовится к возможному масштабированию проекта. В Техасе компания строит новый завод по производству спутников, где смогут выпускать аппараты разных типов. Многие ключевые компоненты, включая солнечные панели и лазерные системы связи, SpaceX производит самостоятельно. Это позволяет быстрее внедрять новые разработки и меньше зависеть от сторонних поставщиков.

Обмен данными между спутниками планируют реализовать через лазерные каналы связи, которые уже используются в сети Starlink. Информация сможет быстро передаваться от одного аппарата к другому, а затем отправляться на Землю через наземные станции. Для многих вычислительных задач этого достаточно, однако приложения, которым нужен практически мгновенный отклик, по-прежнему придется размещать в обычных дата-центрах ближе к пользователям.

В целом стратегия выглядит как естественное продолжение уже выбранного курса: связь, запуск и теперь вычисления становятся частями одной большой системы. Это позволяет SpaceX предлагать не только доступ к интернету, но и облачные мощности с характеристиками, которых нет у традиционных наземных решений. Первые тестовые запуски вычислительных модулей намечаются на ближайшие годы, если Starship подтвердит свою надёжность и экономику полетов.

Недавно SpaceX показала ^[13] прототип первого поколения таких аппаратов — AI1. По размерам он заметно крупнее обычных спутников связи: высота в развернутом виде составляет около 20 метров, а размах солнечных панелей достигает 70 метров.

Вычислительная часть — одна большая стойка с ускорителями, сопоставимая по мощности с современной серверной стойкой высокого класса. Средняя мощность оценивается в 120 кВт с возможностью кратковременного роста до 150 кВт. Питание обеспечивают крупные солнечные панели собственной разработки SpaceX, а тепло отводят радиаторы, работающие по уже описанной схеме пассивного излучения в вакуум.

Есть и проблемы

Но на практике все выглядит не так просто. Подробно часть проблем описана в статье на Хабре ^[14]. Космическое излучение постепенно повреждает электронику, ее приходится дополнительно защищать, а это увеличивает массу аппаратов. Если оборудование выходит из строя, быстро заменить или отремонтировать его невозможно. Кроме того, с ростом числа спутников повышается риск столкновений и появления нового космического мусора, хотя SpaceX утверждает, что сможет снижать эти риски с помощью автоматических систем маневрирования.

Задержки при передаче данных между орбитой и Землей тоже вызывают вопросы. Даже с быстрыми лазерными каналами между спутниками и наземными шлюзами для некоторых задач, где требуется постоянный интенсивный обмен с источниками данных на планете, время отклика может оказаться выше, чем в локальных кластерах. Тренировка моделей на постоянно обновляемых датасетах или интерактивные сервисы с жёсткими требованиями к отзывчивости в таких условиях могут испытывать ограничения.

Критики из отрасли, включая главу OpenAI, называют подобные планы преждевременными. По их мнению, наземные технологии ещё далеко не исчерпаны, а проблемы с энергией можно решать строительством новых станций и оптимизацией. Игроки рынка указывают, что полноценное развёртывание систем такого масштаба займет десятилетия, а не годы. Масштаб в миллион аппаратов выглядит особенно амбициозным на фоне текущих темпов производства и запусков.

Самое интересное, что главный вопрос пока связан не с технологиями, а с экономикой. SpaceX рассчитывает, что Starship позволит резко снизить стоимость вывода грузов на орбиту, однако пока неясно, насколько выгодными окажутся такие вычислительные системы по сравнению с обычными дата-центрами.

Что в итоге? Пока проект остается на ранней стадии, и SpaceX еще предстоит доказать его жизнеспособность на практике. В ближайшие годы компания планирует испытать первые вычислительные аппараты и отработать ключевые технологии. Многое будет зависеть от успеха программы Starship, которая должна обеспечить регулярные и сравнительно недорогие запуски крупных грузов. Если эти планы удастся реализовать, орбитальные вычисления могут со временем стать ещё одним инструментом для масштабирования инфраструктуры искусственного интеллекта.

А как вы считаете, получится ли задуманное у Маска?