在太空建數據中心，這腦洞能行嗎？

在A(yíng)I時(shí)代，科技公司們除了缺顯卡以外，還非常缺水。 在去年谷歌發(fā)布的環(huán)境報告里有一項離譜的數據，這家巨頭在2022 年總共消...

在A(yíng)I時(shí)代，科技公司們除了缺顯卡以外，還非常缺水。

在去年谷歌發(fā)布的環(huán)境報告里有一項離譜的數據，這家巨頭在2022 年總共消耗了 56 億加侖的水，其中約52億加侖用于公司的數據中心，比往年增加了20%。

不過(guò)這些水并沒(méi)有什么特殊的用途，單純就是為了給數據中心散熱。

在過(guò)去，數據中心都是靠風(fēng)扇、空調降溫，可機器一多，科技公司們發(fā)現開(kāi)著(zhù)空調實(shí)在是太耗電了，于是想到了用水來(lái)降溫。

比起用電，水冷的價(jià)格明顯便宜了不少，而且在水資源豐富的地方，水電價(jià)格也很便宜。這就是為什么蘋(píng)果、阿里、騰訊、華為等企業(yè)都跑到了貴州造數據中心。

然而隨著(zhù)近幾年訓練大模型的需求越來(lái)越多，科技巨頭們發(fā)現水也不夠用了。據一篇論文數據顯示，僅GPT-3的一次訓練就要消耗了近70萬(wàn)升的水，相當于填滿(mǎn)一個(gè)核反應堆。不僅如此，用戶(hù)每向ChatGPT提問(wèn)約50個(gè)問(wèn)題，ChatGPT就得要

其實(shí)說(shuō)到底，數據中心需要的是散熱手段，不管水冷還是風(fēng)冷，能讓數據中心正常維持運轉就行。于是有一家公司突發(fā)奇想，如果能在極其寒冷的太空建一個(gè)數據中心，那完全不用散熱問(wèn)題。

不靠電，不靠水，全靠太陽(yáng)能

Lumen Orbit是一家總部位于美國西雅圖的初創(chuàng )公司，他們的主要業(yè)務(wù)是在太空中處理數據，以提高下行鏈路速率。

按照Lumen Orbit的規劃，他們計劃發(fā)射300顆衛星，部署在近地軌道之下，并構建成一個(gè)類(lèi)似星鏈的網(wǎng)絡(luò )，以此構建一組在軌地面基站（in-orbit ground station）。

不過(guò)他們并不提供網(wǎng)絡(luò )，而是為用戶(hù)提供經(jīng)過(guò)處理的數據，你可以簡(jiǎn)單理解成在太空里的“移動(dòng)硬盤(pán)”。

不過(guò)Lumen Orbit的計劃遠遠不止于此，他們希望將AI超級計算機搬到太空，以此實(shí)現無(wú)限算力和無(wú)限空間的完美結合。

根據LumenOrbit在其白皮書(shū)中透露的信息，他們計劃在明年發(fā)射首顆衛星，這顆衛星上將搭載比目前送上太空的任何GPU都強大100倍的計算單元，未來(lái)他們也將借此發(fā)力太空云計算和邊緣計算業(yè)務(wù)。

為什么要在太空造數據中心，最重要的還是散熱問(wèn)題。

在外太空，平均環(huán)境溫度約為 - 270°C，如果能利用好太空的低溫環(huán)境，設計更高效的散熱系統，那么遠比常規使用電能的冷卻架構更簡(jiǎn)單、更高效。

其次就是太空里高強度的太陽(yáng)能。根據Lumen Orbit提供的數據，美國地面太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)的平均容量系數僅為 24%，相比之下，該公司提出的太空太陽(yáng)能電池陣列的容量系數大于 95%，加上沒(méi)有季節或天氣的影響。因此，太空中的太陽(yáng)能電池陣列產(chǎn)生的能量將是地球上相同陣列的 5 倍以上。

在太空發(fā)射成本不斷下降的前提下，該項目的長(cháng)期成本并不會(huì )比地面數據中心高太多。

最后，Lumen Orbit談到了太空的可擴展性以及設備的壽命和穩定性。在這些顯著(zhù)的優(yōu)勢下，該計劃可以有效解決地球面臨的一系列資源難題，如電力緊缺、水資源短缺和環(huán)境污染。

除了Lumen Orbit提到的幾點(diǎn)優(yōu)勢以外，在近地軌道資源即將占滿(mǎn)的情況下，低軌衛星產(chǎn)生的數據量也將越來(lái)越大，而留給衛星進(jìn)行數據傳播的時(shí)間窗口卻是固定不變的，這就意味著(zhù)一些數據很難及時(shí)傳回地面，那么在太空建立數據中心也有它的必要性。

因此在Lumen Orbit之外，還有幾家公司也在研究將數據中心送入軌道，這當中也包括國內的商業(yè)航天企業(yè)。

GPU上太空，并不容易

目前，Lumen Orbit已拿下知名初創(chuàng )投資機構Y Combinator 的投資，并且在今年完成240萬(wàn)美元融資，萬(wàn)事俱備，只欠發(fā)射。

不過(guò)資本定義下的商業(yè)航天風(fēng)口其實(shí)還沒(méi)到來(lái)，Lumen Orbit的計劃里還是存在不少問(wèn)題。

以國內某從事類(lèi)似項目的團隊作為對比，他們在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)曾提到，把數據中心建到太空去至少需要高達10億元人民幣的造價(jià)。

而從目前網(wǎng)上報道的消息可以看出來(lái)，Lumen Orbit目前的資金投入包括配套工廠(chǎng)建造、大型GPU集群研發(fā)以及其他項目，后續資金能否支持衛星發(fā)射還得打個(gè)問(wèn)號。

回到太空，由于處于真空環(huán)境，因此目前的航天器都是無(wú)法通過(guò)熱傳導和熱對流與外界交換能量，只能通過(guò)熱輻射，而熱輻射散熱的速度很慢，所以我們可以看到空間上都是裝著(zhù)巨大的散熱片。從Lumen Orbit的介紹來(lái)看，他們也計劃利用散熱器解決衛星自身的問(wèn)題，但由于未公布散熱器的配置，成本效益還不明顯。

目前地面數據中心需要定期進(jìn)行物理維護，而太空中的數據中心維護成本更高，即便是機器人或自動(dòng)化系統進(jìn)行維護也需要人工進(jìn)行操作，這一部分的成本暫時(shí)還難以解決。

最后就是太空中的輻射防護，電子元器件會(huì )受到單粒子效應（Single Event Effects, SEE）和總劑量效應（Total Ionizing Dose, TID），長(cháng)期下來(lái)會(huì )導致器件性能逐步下降。尤其對于當前的先進(jìn)工藝，很難說(shuō)在太空中能有優(yōu)秀的發(fā)揮。

總之，在太空造數據中心的想法很好，但和其他商業(yè)太空項目一樣，技術(shù)過(guò)于復雜、回報周期過(guò)長(cháng)，倒不如海底、極地等地方更現實(shí)一點(diǎn)

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