«Катастрофически плохая идея»: бывший инженер NASA разгромил идею космических дата-центров

Идея перенести ЦОД и ИИ в космос для решения ряда кардинальных проблем с потреблением, экологичностью и масштабированием более сложна в реализации, чем кажется на первый взгляд. На словах всё выглядит вполне реально, вопрос якобы заключается только в финансировании проектов. Бывший инженер NASA с учёной степенью объяснил, что это «ужасная, кошмарная, никуда не годная идея».

На пути к ЦОД в космосе существует несколько барьеров, каждый из которых будет сопряжён с решением сложнейших инженерных задач. В конечном итоге все они могут быть решены до определённого уровня, но в том объёме, о котором мечтают занимающиеся искусственным интеллектом компании, этот уровень будет недостижим на современном этапе развития науки и техники человеческой цивилизации.

Начнём с питания. Согласно всем заявлениям адептов «зелёной» генерации, на орбите — бесконечный и непрерывный источник солнечной энергии, поскольку Солнце там никогда не заходит, а ослабляющей его лучи атмосферы нет. Для примера: солнечные панели МКС площадью 2500 м² в пике способны выработать 200 кВт энергии. Условный ускоритель Nvidia H200 с обвязкой потребляет 1 кВт. Этой энергии, батарея для сбора которой создавалась годами, хватит на питание примерно трёх стоек с ускорителями Nvidia H200. На Земле новые ЦОД с ускорителями Nvidia будут содержать десятки тысяч ускорителей. Питание ЦОД с 10 000 GPU Nvidia потребует вывода на орбиту 500 спутников с батареями как у МКС — а это лучшее, что у нас сегодня есть. Звучит нереально.

Как вариант, можно поговорить о ядерной установке на орбите. В настоящее время для подобного разрешено использовать радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ), которые обычно вырабатывают от 50 до 150 Вт. Можно ещё пофантазировать о ядерном реакторе на орбите Земли. Аварийный или плановый сход всего этого «добра» в атмосферу приведёт к загрязнению планеты радиоактивными материалами, поскольку может разбросать их по значительной территории.

Охлаждение серверов в космосе — это ещё одна трудноразрешимая инженерная задача. Вопреки расхожему мнению, «космического холода» в буквальном смысле не существует. Средняя температура на спутнике будет такой же, как средняя температура на Земле, но только если спутник вращается как «курица на вертеле», по словам автора. В тени температура тел в вакууме будет понемногу снижаться за счёт инфракрасного излучения до уровня фонового излучения в галактике, что составит немногим больше абсолютного нуля. На солнечной стороне в это время будет нагрев до нескольких сотен градусов. Но это не вся проблема.

На Земле за счёт обдува радиаторов воздухом или охлаждения проточной водой за счёт конвекции тепло довольно легко передаётся в контур охлаждения. В вакууме таких условий нет, поэтому простые радиаторы там бесполезны. Решать придётся не проблему охлаждения, а проблему терморегуляции. На МКС это сложный контур с аммиаком в качестве теплоносителя и выносными панелями большой площади, которые за счёт естественного излучения сбрасывают тепло в пространство.

Система активного терморегулирования (ATCS) на МКС — пример такой системы отвода тепла. Предельная мощность рассеивания панелей на МКС составляет 16 кВт, то есть примерно 16 графических процессоров H200 — немного больше, чем четверть наземной стойки. Система тепловых радиаторов имеет размеры 13,6 × 3,12 м, то есть примерно 42,5 м². Если взять за основу 200 кВт и предположить, что вся эта мощность будет подаваться на графические процессоры, то нам понадобится система радиаторов в 12,5 раза больше, то есть примерно 531 м², или около 20 % от площади соответствующей солнечной батареи. Со всей этой обвязкой это будет очень большой спутник, площадь которого будет в разы больше площади МКС — и всё это ради трёх стандартных серверных стоек на Земле.

Третья проблема — радиация. Солнечное и космическое излучение — это бесконечные потоки заряжённых частиц. Космические частицы могут обладать колоссальной энергией. Пролёт заряжённой частицы через чип может переключить состояние транзистора (ячейки) и даже полностью вывести его из строя. Деградация чипов будет идти быстро и неконтролируемо. Сегодня для космоса производят микросхемы по не самым новым техпроцессам (это делает их менее уязвимыми для радиации), а также с учётом особой архитектуры. В случае ускорителя Nvidia и всех остальных тоже ни одно, ни другое условие не соблюдено. Запускать такое в космос — это всё равно что выбросить.

Надёжное экранирование электроники в космосе невозможно. Во-первых, подъём лишней массы в космос на ракете будет по цене золота. Во-вторых, особенно сильные космические частицы, ударяясь в экран, создают лавину частиц с меньшими энергиями, которые вынесут электронику как выстрел из дробовика на близком расстоянии.

Наконец, связь. Каналы связи с космосом на пару порядков уже, чем оптические каналы связи внутри ЦОД. Для ИИ это может быть не так критично, но хорошего в слабых каналах связи мало. Это ухудшит процесс масштабирования, и с этой проблемой тоже придётся разбираться.

Автор резюмирует: «Полагаю, это вполне возможно, если вы действительно этого хотите, но, как я уже показал выше, добиться этого будет крайне сложно, это будет непропорционально дорого по сравнению с центрами обработки данных на Земле, а производительность в лучшем случае будет посредственной. Если вы всё ещё считаете, что это того стоит, удачи вам — космос это сложно. Лично я считаю, что это катастрофически плохая идея, но решать вам».

С нашей стороны можно добавить проблему уязвимости космических ЦОД для вмешательства третьих сторон. На Земле серверные залы хорошо охраняются, а особенно важные объекты строятся в специальных укрытиях. В космосе это невозможно. Для защиты космических ЦОД от атак придётся содержать флот. Наконец, космический ЦОД в случае нужды уничтожит мешок гаек на нужной орбите.

Пока вся эта история с центрами обработки данных в космосе больше похожа на раздувание пузыря вокруг ИИ. Руководство космических компаний и разработчиков аппаратных решений затруднительно назвать неучами или авантюристами. Остаётся заподозрить их в вольном или невольном стремлении лить воду на мельницу сомнительных коммерческих интересов. Так ли это? Остаётся только догадываться.