太空算力：當(dāng)AI競爭開始延伸到地球之外

本文來自微信公眾號： 反熵 ，作者：司馬大大

最近幾年，人工智能產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了一個有些特別的變化。

一邊是地面上的AI數(shù)據(jù)中心正在瘋狂擴(kuò)張，英偉達(dá)GPU成為全球科技公司的爭奪對象，各國持續(xù)投入建設(shè)算力基礎(chǔ)設(shè)施；另一邊，一些企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)開始把目光投向地球上空的近地軌道，討論一個過去只存在于科幻作品中的問題：未來的數(shù)據(jù)中心，會不會有一部分建在太空？

這個想法正在逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)視野。但熱度越高，爭議也越大。

美國方面，Starcloud正在嘗試將高性能計算設(shè)備送入軌道環(huán)境驗證，Google提出Project Suncatcher，探索未來利用空間環(huán)境部署AI計算能力的可能；中國也在推進(jìn)計算衛(wèi)星、空間智能計算等方向探索，從國星宇航“星算”計劃，到之江實驗室“三體計算星座”開展的天基智能計算驗證，都在嘗試回答同一個問題：衛(wèi)星未來能不能不僅負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)，也參與計算？

支持者認(rèn)為，人工智能正在消耗越來越多的計算資源，而太空提供了一些地面無法復(fù)制的條件。質(zhì)疑者則認(rèn)為，這只是一個被資本放大的概念。地面數(shù)據(jù)中心已經(jīng)擁有成熟產(chǎn)業(yè)鏈，把服務(wù)器送入軌道需要面對能源、散熱、維護(hù)和成本等一系列難題。

那么，太空算力到底是什么？它究竟是下一代計算基礎(chǔ)設(shè)施，還是一場距離現(xiàn)實仍然遙遠(yuǎn)的技術(shù)想象？

01 AI算力的下一戰(zhàn)

過去幾年，大模型不斷刷新能力邊界，人工智能正在進(jìn)入一個更加依賴計算能力的階段。

但是，AI需要越來越多的算力。訓(xùn)練大型模型，需要數(shù)以萬計的GPU持續(xù)運(yùn)行；模型部署之后，也需要面對全球用戶的大規(guī)模實時調(diào)用。

當(dāng)模型規(guī)模不斷擴(kuò)大，AI競爭的問題也開始延伸到支撐這些模型運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施。一顆GPU能夠提供多少算力，取決于它背后的整套基礎(chǔ)設(shè)施：數(shù)據(jù)中心、電力供應(yīng)、散熱系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施以及土地資源。

AI正在重新定義數(shù)據(jù)中心。

傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)時代，數(shù)據(jù)中心主要承擔(dān)網(wǎng)頁訪問、應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)存儲，計算負(fù)載相對穩(wěn)定。

但AI時代的數(shù)據(jù)中心完全不同。大量GPU需要長期高負(fù)載運(yùn)行，服務(wù)器密度不斷提高，單位面積產(chǎn)生的熱量越來越大，對能源和散熱提出更高要求。

這也是為什么全球科技公司正在爭奪新的能源和數(shù)據(jù)中心資源。微軟、谷歌、亞馬遜等企業(yè)不斷擴(kuò)大AI基礎(chǔ)設(shè)施投資，美國部分地區(qū)甚至已經(jīng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)中心建設(shè)受到電網(wǎng)容量限制的情況。

當(dāng)越來越多GPU投入運(yùn)行，新的問題也隨之出現(xiàn)：如何提供足夠穩(wěn)定、低成本的基礎(chǔ)設(shè)施，讓這些計算能力持續(xù)發(fā)揮作用。

02為什么盯上太空

如果只是能源不足，增加發(fā)電能力似乎可以解決。可AI數(shù)據(jù)中心需要的不僅是電力，還需要合適的土地、穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)以及長期運(yùn)行條件。

與此同時，衛(wèi)星正在成為新的數(shù)據(jù)來源。過去，衛(wèi)星負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，地面負(fù)責(zé)處理分析，這種模式在衛(wèi)星數(shù)量較少時沒有問題。但隨著遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星不斷增加，來自衛(wèi)星的數(shù)據(jù)規(guī)模快速增長，把所有原始數(shù)據(jù)傳回地面正面臨新的壓力。

以遙感衛(wèi)星為例，一顆衛(wèi)星每天可以拍攝大量地表圖像，但真正有價值的信息往往只是其中一部分。比如，森林是否發(fā)生火災(zāi)，海域是否出現(xiàn)異常船只，某個區(qū)域是否出現(xiàn)環(huán)境變化。

如果所有原始數(shù)據(jù)都通過有限的天地鏈路傳回地面，不僅占用大量通信資源，也會降低響應(yīng)速度。

因此，讓衛(wèi)星具備一定的計算能力，在軌完成數(shù)據(jù)篩選、目標(biāo)識別和初步分析，正在成為空間計算最現(xiàn)實的應(yīng)用方向。

03算力如何上天

把服務(wù)器送上太空，真正困難的從來不是發(fā)射。火箭可以把設(shè)備送入軌道，但如何讓這些設(shè)備在那里長期工作，才是太空算力真正面對的問題。

地面數(shù)據(jù)中心擁有成熟的體系：穩(wěn)定電網(wǎng)、大規(guī)模制冷、設(shè)備維護(hù)和持續(xù)升級。但進(jìn)入太空環(huán)境后，計算設(shè)備需要獨(dú)立解決能源供應(yīng)、散熱、空間輻射以及長期可靠性等問題。

所以，太空算力不會直接跳向“軌道數(shù)據(jù)中心”，而會沿著一條逐步發(fā)展的路線推進(jìn)。

在目前的探索路徑中，行業(yè)更傾向于先讓衛(wèi)星具備計算能力，再逐步擴(kuò)大計算規(guī)模。從一顆衛(wèi)星上的計算模塊，到多顆衛(wèi)星組成的空間計算網(wǎng)絡(luò)，再到未來可能出現(xiàn)的軌道計算基礎(chǔ)設(shè)施，大致可以分為四個階段。

不過，目前這些項目仍處于技術(shù)驗證和產(chǎn)業(yè)探索階段，距離真正意義上的“太空云計算”還有很長距離。

但這仍然是一個長期目標(biāo)。因為軌道數(shù)據(jù)中心面對的已經(jīng)不只是技術(shù)挑戰(zhàn)，還有商業(yè)問題。發(fā)射成本是否足夠低，能源供應(yīng)是否足夠穩(wěn)定，散熱問題能否解決，設(shè)備是否能夠長期運(yùn)行，都會決定它最終能否成立。

這四個階段并不是簡單的替代關(guān)系。未來，算力載荷仍然會服務(wù)于遙感和通信衛(wèi)星，算力衛(wèi)星會成為空間計算節(jié)點，算力星座會進(jìn)一步形成網(wǎng)絡(luò)，而軌道數(shù)據(jù)中心則代表更大規(guī)模空間基礎(chǔ)設(shè)施的可能方向。

04太空算力靠譜嗎

太空算力最吸引人的地方，也正是它最容易被質(zhì)疑的地方。

軌道環(huán)境確實提供了一些地面無法復(fù)制的條件。衛(wèi)星可以獲取持續(xù)太陽能，低軌網(wǎng)絡(luò)正在快速擴(kuò)張，而越來越多數(shù)據(jù)正在由衛(wèi)星等空間設(shè)備產(chǎn)生。如果計算能力能夠靠近這些數(shù)據(jù)，很多任務(wù)就不必依賴大規(guī)模數(shù)據(jù)回傳。

但從現(xiàn)實來看，把計算設(shè)備送上太空并沒有想象中簡單。

地面數(shù)據(jù)中心已經(jīng)形成成熟體系，服務(wù)器升級、設(shè)備維護(hù)、能源和散熱都有成熟方案。而進(jìn)入軌道的計算設(shè)備，需要獨(dú)立面對能源、散熱、可靠性以及成本問題。

因此，太空算力短期內(nèi)很難替代地面數(shù)據(jù)中心。

更現(xiàn)實的路徑，是先解決空間本身的問題：讓衛(wèi)星具備計算能力，讓衛(wèi)星之間形成計算網(wǎng)絡(luò)，再探索更大規(guī)模的軌道計算基礎(chǔ)設(shè)施。

過去幾十年，衛(wèi)星幫助人類看見世界，也連接世界。而太空算力正在探索第三種可能：讓衛(wèi)星開始理解它看到的世界，從“看”和“傳”，走向“算”。

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