الملخص:
تعمل Google على تطوير خطة لمركز بيانات فضائي يسمى "Suncatcher" وأطلقت أول قمر صناعي تجريبي للتحقق من التقنيات الرئيسية للمشروع في الأول من أكتوبر. ومع ذلك، كشفت أبحاث Google الخاصة أيضًا عن مشكلة حقيقية للغاية: إذا كان سيتم حقًا بناء مركز بيانات ذكاء اصطناعي واسع النطاق في المدار في المستقبل، فإن القدرات الصاروخية الحالية لشركة SpaceX وحدها ليست كافية. يجب تخفيض تكلفة دخول المدار إلى حوالي 200 دولار أمريكي للكيلوغرام الواحد، وقد يتطلب تحقيق هذا الهدف حوالي 1800 عملية إطلاق للمركبات الفضائية تدريجياً.
تم تصنيع القمر الصناعي التجريبي بواسطة Planet Labs وهو مزود بوحدة معالجة Tensor، أو TPU، التي طورتها Google بشكل مستقل. هذه هي المرة الأولى التي ترسل فيها Google معالجها الخاص بالذكاء الاصطناعي إلى الفضاء لإجراء اختبار تشغيلي فعلي. وسيقوم القمر الصناعي بالتحقق مما إذا كان TPU يمكن أن يعمل لفترة طويلة في البيئة المدارية، بما في ذلك القضايا الرئيسية مثل إمدادات الطاقة، وتبديد الحرارة، وتشغيل نماذج الذكاء الاصطناعي في البيئة الفضائية.
يمكن اعتبار هذا القمر الصناعي التجريبي بمثابة منصة للتحقق التكنولوجي لمشروع Google Suncatcher. ولا يزال حجمها محدودا للغاية. إنه يحتوي فقط على عدد صغير من وحدات TPU بالداخل ولا يتمتع بالقدرة الحاسوبية لمركز بيانات حقيقي. وتأمل جوجل في تأكيد أحد الأسئلة الأساسية من خلال هذه المهمة: ما إذا كانت رقائق حوسبة الذكاء الاصطناعي يمكنها العمل بشكل موثوق في بيئة مدارية.
إذا كانت الإجابة بنعم، فستحاول Google أيضًا تشكيل عدد كبير من الأقمار الصناعية الحاسوبية في مجموعة حوسبة مدارية في المستقبل، واستخدام الطاقة الشمسية لتشغيل معالجات الذكاء الاصطناعي، واستخدام اتصالات اتصالات عالية السرعة بين الأقمار الصناعية لتشكيل بنية تحتية حاسوبية مشابهة لمركز البيانات.
يرتبط السبب وراء تفكير Google في وضع مركز بيانات الذكاء الاصطناعي الخاص بها في الفضاء بمشاكل الطاقة المتزايدة الخطورة في مراكز البيانات الأرضية. تستهلك مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق قدرًا كبيرًا من الطاقة، ومع استمرار توسيع نطاق نماذج الذكاء الاصطناعي، لا يزال الطلب على الطاقة الحاسوبية ينمو بسرعة. لا تحتاج مراكز البيانات الأرضية إلى بناء عدد كبير من مرافق توليد ونقل الطاقة فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى حل مشكلات مثل الأرض والتبريد وقدرة شبكة الكهرباء.
في المقابل، يمكن للبيئة المدارية الحصول على طاقة شمسية مستقرة نسبيًا، ولا تحتاج الأقمار الصناعية إلى احتلال أرض أرضية. وتعتقد أبحاث جوجل أنه في ظل ظروف معينة، يمكن أن تصبح الطاقة الشمسية الفضائية مصدرًا محتملاً للطاقة لحوسبة الذكاء الاصطناعي.
لكن المشكلة تكمن في أن تكلفة إرسال مراكز البيانات إلى الفضاء لا تزال مرتفعة للغاية.
تقدّر ورقة Suncatcher التقنية الصادرة عن Google أننا إذا كنا نأمل في تقليل تكلفة نقل مراكز البيانات المدارية إلى حوالي 200 دولار أمريكي للكيلوغرام الواحد، فسنحتاج إلى جيل جديد من مركبات الإطلاق لتحقيق إعادة الاستخدام على نطاق واسع وزيادة وتيرة الإطلاق بشكل كبير. ووفقاً لنموذج جوجل، ستكون هناك حاجة إلى ما يقرب من 370 ألف طن من الحمولة الإضافية فقط لوضع الكتلة التراكمية اللازمة لتحقيق هدف التكلفة هذا في المدار.
إذا تم حسابها على أساس أن كل مركبة فضائية يمكنها نقل حوالي 200 طن من الحمولة إلى المدار، فإنها تعادل حوالي 1800 عملية إطلاق لمركبة فضائية.
وهذا لا يعني أن جوجل تحتاج إلى إطلاق 1800 مركبة فضائية قبل إطلاق أول مركز بيانات فضائي لها، ولكنها عملية حسابية تستخدم لقياس حجم الصناعة بأكملها وتكاليف النقل في المستقبل. يعتقد بحث Google أنه إذا كانت صناعة الطيران بأكملها تأمل في تقليل تكلفة الدوران إلى ما يقرب من 200 دولار أمريكي للكيلوجرام وإنشاء قدرات نقل كافية لدعم مراكز البيانات الفضائية واسعة النطاق، فسوف تحتاج إلى تحقيق نطاق إطلاق تراكمي بهذا الحجم.
وفقًا لهذا النموذج، ستكون هناك حاجة إلى ما متوسطه حوالي 180 عملية إطلاق للمركبات الفضائية سنويًا في المستقبل للحفاظ على سرعة النقل المقابلة. وتعتقد جوجل أنه على الرغم من أن وتيرة الإطلاق عالية جدًا، إلا أنها من الناحية النظرية لا تتجاوز أهداف تطوير المركبات الفضائية طويلة المدى لشركة SpaceX.
بدأت شركة SpaceX في السنوات الأخيرة في وضع السفن الفضائية باعتبارها الوسيلة الأساسية للبنية التحتية الفضائية واسعة النطاق في المستقبل. وتعتقد الشركة أنه إذا كان من الممكن إعادة استخدام المركبة الفضائية بالكامل وتحقيق القدرة في النهاية على الإطلاق مرة واحدة في الساعة وتوصيل حوالي 200 طن من الحمولة إلى المدار في المرة الواحدة، فيمكن نقل ملايين الأطنان من المعدات إلى الفضاء كل عام.
وقد اقترحت شركة سبيس إكس فكرة أكثر جذرية، وهي بناء بنية تحتية مدارية لحوسبة الذكاء الاصطناعي من خلال عمليات إطلاق واسعة النطاق. وفقًا لتقديرات شركة SpaceX الخاصة، إذا كان كل طن من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض يمكنه توفير حوالي 100 كيلووات من الطاقة الحاسوبية، فإن نشر مليون طن من المعدات في الفضاء كل عام قد يضيف حوالي 100 جيجاوات من قوة حوسبة الذكاء الاصطناعي.
ومع ذلك، لا تزال هناك فجوة كبيرة بين أهداف SpaceX هذه وقدراتها الفعلية الحالية. على الرغم من أن المركبة الفضائية قد أجرت العديد من الرحلات التجريبية، إلا أن قابليتها لإعادة الاستخدام الكاملة وقدرات الإطلاق التجاري المستقرة وقدرات الإطلاق عالية التردد لا تزال بحاجة إلى مزيد من التحقق.
لم يتجاهل Google نفسه هذه المشكلة. يعتمد النموذج الاقتصادي لمشروع Suncatcher بشكل كبير على قدرة الجيل التالي من الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام على خفض سعر المدار بشكل كبير.
لا تزال التكلفة المدارية الحالية للصواريخ التجارية التقليدية أعلى بكثير مما تحتاجه Google. قدرت أبحاث جوجل السابقة أنه إذا كان لمراكز البيانات المدارية أن تتنافس اقتصاديًا مع مراكز البيانات الأرضية، فيجب أن تنخفض تكاليف الإطلاق بشكل كبير من المستوى الحالي الذي يبلغ آلاف الدولارات لكل كيلوغرام إلى بضع مئات من الدولارات أو حتى أقل.
وتعطي أبحاث جوجل هدفًا أكثر وضوحًا على المدى الطويل: بحلول عام 2035 تقريبًا، إذا تم تخفيض تكلفة دخول المدار إلى أقل من 200 دولار أمريكي للكيلوغرام الواحد من خلال جيل جديد من مركبات الإطلاق، فإن مراكز البيانات الفضائية قد يكون لديها بالفعل الأساس الاقتصادي للتوسع على نطاق واسع.
بالإضافة إلى تكاليف الصواريخ، تواجه مراكز البيانات الفضائية مشكلة أخرى يمكن التغاضي عنها بسهولة، وهي تكلفة تصنيع القمر الصناعي نفسه.
حتى لو تم تخفيض تكلفة إرسال رقائق الحوسبة إلى المدار، وإذا كانت الأقمار الصناعية المستخدمة لحمل هذه الرقائق نفسها لا تزال باهظة الثمن، فسيظل إنشاء نموذج العمل العام أمرًا صعبًا. وتتطلب مراكز البيانات الفضائية عددا كبيرا من الألواح الشمسية، ومعدات التبريد، ومعدات الاتصالات، ووحدات الحوسبة، والأجهزة المقاومة للإشعاع، ويجب تخفيض تكاليف تصنيع هذه المعدات بشكل أكبر.
يمثل تبديد الحرارة على وجه الخصوص مشكلة خاصة. يمكن لمراكز البيانات الأرضية استخدام أنظمة تبريد الهواء أو الماء أو تقنيات التبريد السائلة الأخرى لإزالة الحرارة، لكن البيئات المفرغة لا يمكنها تبديد الحرارة من خلال الحمل الحراري للهواء. يجب أن تعتمد مراكز البيانات المدارية بشكل أساسي على الإشعاع لإطلاق الحرارة إلى الفضاء، لذلك يجب تصميم هيكل لتبديد الحرارة بمساحة كبيرة.
من ناحية أخرى، سيؤثر الإشعاع الكوني في البيئة الفضائية أيضًا على شرائح الذكاء الاصطناعي. أحد الأغراض المهمة لتجربة Google هو ملاحظة ما إذا كان TPU سيتأثر بالإشعاع في بيئة المدار الحقيقي، وما إذا كان النظام قادرًا على اكتشاف الخطأ واسترداده عند حدوث خطأ.
يعد الاتصال أيضًا عاملاً أساسيًا في نجاح مراكز البيانات المدارية. ويجب أن يتم ربط عدد كبير من أقمار الحوسبة عبر روابط عالية السرعة، وإلا فسيكون من المستحيل تشكيل موارد حوسبة موحدة مماثلة لمجموعات الذكاء الاصطناعي الأرضية. ولذلك تحتاج جوجل إلى حل مشكلة تبادل البيانات عالية السرعة بين الأقمار الصناعية ونقل البيانات بين الأقمار الصناعية والأرض.
تخطط Google حاليًا لاستخدام الطاقة الشمسية لتشغيل أجهزة الحوسبة المدارية هذه واستخدام روابط الاتصال بين الأقمار الصناعية لتشكيل شبكة حوسبة واسعة النطاق. وبما أن الطاقة الشمسية يمكن أن توفر إمدادات مستقرة نسبيًا في المدار، فإن هذا الحل يمكن نظريًا أن يتجنب مشكلة مراكز البيانات الأرضية التي تعمل باستمرار على زيادة سعة الشبكة.
ولكن في المرحلة الحالية، لا يزال Suncatcher من Google مشروعًا تجريبيًا مبكرًا. تم إطلاق القمر الصناعي هذه المرة فقط للتحقق "ما إذا كان TPU يمكن أن يعمل في الفضاء"، ولا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل الإنشاء الفعلي لمركز بيانات الذكاء الاصطناعي الذي يتكون من مئات أو حتى آلاف الأقمار الصناعية.
وفي الوقت نفسه، فإن Google ليست الشركة الوحيدة التي تبحث في مراكز البيانات المدارية. وقد ناقشت شركة SpaceX علنًا نشر أقمار صناعية لحوسبة الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق في المدار، كما تدرس الشركات الناشئة مثل Starcloud أيضًا حلولًا مماثلة، كما أبدت شركات التكنولوجيا والفضاء الأخرى اهتمامًا باستخدام الطاقة الشمسية الفضائية لتشغيل مرافق حوسبة الذكاء الاصطناعي.
أكبر خلاف في هذا المجال في الوقت الحالي هو التكلفة. ويرى المؤيدون أنه مع استمرار نمو طلبات مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي على الطاقة والأراضي، فإن البنية التحتية الأرضية قد تصبح في نهاية المطاف باهظة الثمن على نحو متزايد، في حين أن التقدم في الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام، والتصنيع الضخم للأقمار الصناعية، والطاقة الشمسية لديه القدرة على جعل الحوسبة الفضائية قادرة على المنافسة اقتصاديا في المستقبل.
لكن هناك وجهة نظر أخرى تقول بأن مراكز البيانات المدارية يجب أن تتحمل أيضًا تكاليف إضافية مثل تصنيع الأقمار الصناعية، وإطلاق الصواريخ، وتبريد الفضاء، والحماية من الإشعاع، والاتصالات. لذلك، حتى لو تم إعادة استخدام السفن الفضائية بنجاح على نطاق واسع، فلا يمكن الافتراض ببساطة أن مراكز البيانات الفضائية ستكون بالضرورة أرخص من مراكز البيانات الأرضية.
في الوقت الحاضر، لم تتوصل أبحاث Google الخاصة إلى أن "مراكز البيانات الفضائية ستحل محل مراكز البيانات الأرضية قريبًا". على العكس من ذلك، فإن عدد 1800 عملية إطلاق للمركبات الفضائية يظهر فقط أنه لكي تصل الحوسبة المدارية حقاً إلى مستوى التسويق على نطاق واسع، فإن التكلفة وقدرات الإطلاق لصناعة النقل الفضائي بأكملها سوف تتطلب تغييرات هائلة.
لذلك فإن إطلاق النموذج الأولي للقمر الصناعي Suncatcher هو أشبه بالخطوة الأولى للخطة بأكملها. تحتاج جوجل أولاً إلى إثبات أن مادة TPU يمكن أن تعمل في الفضاء لفترة طويلة، ثم حل المشكلات الهندسية مثل تبديد الحرارة والاتصالات والإشعاع، وأخيرًا توسيع منصة الحوسبة المدارية التجريبية إلى مركز بيانات حقيقي من خلال تصنيع الأقمار الصناعية على نطاق واسع وإطلاق منخفض التكلفة عالي التردد.
إذا تمكن جيل جديد من الصواريخ الثقيلة القابلة لإعادة الاستخدام، مثل السفن الفضائية المستقبلية، من تحقيق تكلفة الإطلاق والتكرار الذي يتصوره نموذج جوجل، فإن 1800 عملية إطلاق لن تكون مهمة تحتاج إلى إكمالها في وقت واحد، ولكنها قد تصبح قدرة نقل تتراكم تدريجياً في عملية بناء بنية تحتية فضائية جديدة. بالنسبة لشركة Suncatcher، التي لا تزال في المرحلة التجريبية، فإن ما يحدد نجاح المشروع أو فشله حقًا هو ما إذا كان من الممكن تحويل هذه الأرقام من نموذج اقتصادي على الورق إلى قدرات هندسية حقيقية.
التعليقات