Облако на орбите: зачем ИИ может потребоваться космическая инфраструктура

По мере того, как модели искусственного интеллекта становятся всё крупнее и прожорливее, исследователи начинают задаваться вопросом не столько о том, как их обучать, сколько о том, где это делать. Именно в этом контексте недавно появилось предложение от Google Research изучить возможность создания космической инфраструктуры для ИИ — идея, балансирующая между серьёзной наукой и орбитальным прожектёрством.

Проект, получивший название «Project Suncatcher» и описанный в исследовании, загруженном 22 ноября в препринтный архив arXiv, изучает возможность выполнения вычислительных задач ИИ на созвездиях спутников, оснащённых специализированными ускорителями и работающих в основном на солнечной энергии.

Логика такова: на определённых низких околоземных или солнечно-синхронных орбитах солнечные панели могут работать практически непрерывно, избегая циклов день-ночь, атмосферных потерь и ограничений энергосетей, с которыми сталкиваются наземные дата-центры. Тепло же, в свою очередь, можно было бы рассеивать в космосе путём радиационного охлаждения, отказавшись от водоёмких систем охлаждения на Земле.

Стремление вынести инфраструктуру ИИ за пределы Земли возникло не на пустом месте. Даже сейчас дата-центры потребляют значительную долю мировой электроэнергии: по последним оценкам, в 2024 году на них пришлось около 415 тераватт-часов, или примерно 1,5% от общемирового потребления. Прогнозы предполагают, что к 2030 году этот показатель может более чем удвоиться из-за взрывного роста вычислений для ИИ.

Компании в США уже прогнозируют, что к 2028 году дата-центры, в основном питаемые ИИ, будут потреблять от 6,7% до 12% электроэнергии в некоторых регионах. Это заставило некоторых руководителей энергетических компаний предупредить, что в сетях «попросту не хватит энергии» для поддержки неконтролируемого роста ИИ без ввода значительных новых генерирующих мощностей.

В этом контексте предложения вроде орбитальных дата-центров начинают выглядеть уже не научно-фантастической прихотью, а симптомом отрасли, упирающейся в физические пределы земной энергии и охлаждения. На бумаге космические дата-центры звучат как изящное решение. На практике же некоторые эксперты настроены скептически.

Дотянуться до звёзд

Джо Морган, операционный директор инфраструктурной компании Patmos, откровенен в оценке ближайших перспектив. «В 2026 году определённо не произдёт такого чуда, как «дата-центры в космосе», — заявил он Live Science. — Какой-нибудь технологический миллиардер, возможно, даже приблизится к осуществлению этой идеи, но, кроме прав на хвастовство, зачем?»

Морган указывает, что отрасль уже не раз увлекалась экстремальными концепциями охлаждения — от иммерсионного в минеральном масле до подводных сооружений, — только чтобы отказаться от них, когда наступала пора эксплуатационных реалий. «Шумиха вокруг строительства дата-центров под океаном всё ещё есть, но любые тепловые преимущества полностью перевешиваются проблемой замены компонентов», — отметил он, подчеркнув, что постоянное обновление «железа» является фундаментальной особенностью современных вычислений.

Именно эта быстрая смена оборудования лежит в основе скепсиса относительно орбитального ИИ. Графические процессоры и специализированные ускорители быстро устаревают, так как новые архитектуры совершают скачкообразный прорыв каждые несколько лет. На Земле стойки можно менять, платы заменять, а системы — непрерывно обновлять. На орбите же каждый ремонт потребует запусков, стыковок или роботизированного обслуживания — ничего из этого не масштабируется легко и дёшево.

«Кто захочет отправлять космический корабль для обновления орбитальной инфраструктуры каждый год или два? — задаётся вопросом Морган. — Что, если сломается жизненно важный компонент? Хотя, забудьте об этом, что насчёт задержек?»

Задержка передачи данных — не второстепенная деталь. Большинство задач ИИ зависят от тесно связанных систем с чрезвычайно быстрыми соединениями как внутри дата-центров, так и между ними. Предложение Google в значительной степени опирается на лазерные межспутниковые связи для имитации этих соединений, но законы физики неумолимы. Даже на низкой околоземной орбите неизбежна круговая задержка сигнала до наземных станций и обратно.

«Размещать серверы на орбите — глупая идея, если только ваши клиенты тоже не находятся на орбите», — считает Морган. Однако не все согласны с тем, что эту идею стоит так быстро отвергать. Пол Костек, старший член IEEE и системный инженер компании Air Direct Solutions, полагает, что этот интерес отражает реальное физическое давление на наземную инфраструктуру.

«Интерес к размещению дата-центров в космосе растёт по мере того, как стоимость строительства центров на Земле продолжает увеличиваться, — сказал Костек. — У космических или лунных центров есть несколько преимуществ. Во-первых, доступ к солнечной энергии 24 часа в сутки… а во-вторых, возможность охлаждать центры, излучая избыточное тепло в космос, вместо использования воды».

С чисто термодинамической точки зрения эти аргументы обоснованны. Отвод тепла — один из самых серьёзных ограничителей вычислений, и наземные дата-центры всё больше стеснены доступностью воды, мощностью сетей и протестами местных жителей.

Реакция против наземной инфраструктуры ИИ не ограничивается вопросами энергии и воды; всё большую роль в этой дискуссии играют опасения за здоровье. Например, в Мемфисе жители близ массивного дата-центра Colossus компании xAI выражают беспокойство по поводу качества воздуха и долгосрочного воздействия на дыхательную систему, сообщая об ухудшении симптомов и страхе перед болезнями, связанными с загрязнением, с момента запуска объекта. В других штатах противники предлагаемых проектов гипермасштабных дата-центров строят своё сопротивление вокруг потенциального вреда для здоровья и окружающей среды, утверждая, что крупные объекты могут ухудшить местное качество воздуха и воды и усугубить существующее бремя для общественного здравоохранения.

Размещение дата-центров на орбите сняло бы некоторые ограничения, но создало бы другие.

Оставаясь на земле

«Технологические вопросы, на которые нужно ответить, включают: смогут ли нынешние процессоры, используемые в наземных дата-центрах, выжить в космосе? — говорит Костек. — Смогут ли процессоры пережить солнечные бури или воздействие более высокого уровня радиации на Луне?»

Исследователи Google уже начали изучать некоторые из этих вопросов в рамках ранней работы над Project Suncatcher. Команда описывает радиационные испытания своих тензорных процессоров (TPU) и моделирование того, как тесно сгруппированные спутниковые формации могут поддерживать высокоскоростные межспутниковые соединения, необходимые для распределённых вычислений. Тем не менее, Костек подчёркивает, что работа носит исключительно исследовательский характер.

«Проводятся первоначальные испытания, чтобы определить жизнеспособность космических дата-центров, — сказал он. — Хотя значительные технические препятствия остаются, а реализация отстоит на несколько лет, этот подход в конечном итоге может предложить эффективный путь для расширения».

И это слово — расширение — может быть ключевым. Для некоторых исследователей наиболее убедительное обоснование внеземных вычислений вообще мало связано с обслуживанием земных пользователей. Кристоф Боскильон, сопредседатель рабочей группы Ассоциации «Деревня на Луне» по прорывным технологиям и лунному управлению, утверждает, что космические дата-центры имеют больше смысла как инфраструктура для самой космической деятельности.

«Поскольку человечество скоро создаст постоянное присутствие на Луне, необходим инфраструктурный хребет для будущей лунной индустрии, основанной на данных, и экономики цис-лунного пространства», — заявил он Live Science.

С этой точки зрения, космические дата-центры являются не столько заменой земной инфраструктуры, сколько инструментом для обеспечения космической активности, обрабатывая всё — от данных лунных сенсоров до автономных систем и навигации.

«Доступная энергия — ключевой вопрос для всей деятельности и будет включать ядерный компонент наряду с солнечной энергией, массивами топливных элементов и батарей», — добавил Боскильон, отметив, что проблемы выходят далеко за рамки инженерии и включают управление, право и международную координацию.

Что особенно важно, космические вычисления могли бы полностью взять на себя обработку нечувствительных к задержкам рабочих нагрузок с Земли. «Решение энергетической проблемы в космосе и снятие этого бремени с Земли для обработки земных данных, не чувствительных к задержкам… имеет свои достоинства», — сказал Боскильон, расширив идею до концепции космоса и Луны как безопасного хранилища «цивилизационных» данных.

Под этим углом предложение Google выглядит уже не столько решением сегодняшнего дефицита дата-центров, сколько зондажом в долгосрочную физику вычислений. По мере того, как ИИ приближается к потреблению энергии в планетарных масштабах, вопрос может стоять уже не в том, хватит ли Земле мощностей, а в том, могут ли исследователи позволить себе игнорировать среды, где энергии в изобилии, но всё остальное даётся с огромным трудом.

На данный момент космический ИИ остаётся строго экспериментальным. Сможет ли он когда-либо преодолеть земное притяжение, будет зависеть не столько от солнечных панелей и лазеров, сколько от того, насколько отчаянной станет гонка за энергией. Более того, развитие такой инфраструктуры может столкнуться с новыми, ещё не осознанными вызовами: космический мусор, необходимость международного регулирования частот и орбит, вопросы кибербезопасности в межспутниковых сетях и этическая дилемма потенциального «загрязнения» околоземного пространства промышленной деятельностью. Таким образом, путь к «облаку на орбите» лежит не только через технологические прорывы, но и через формирование новой системы космического права и глобального сотрудничества.