Космос будет служить ИИ?

Космос будет служить людям. Этот лозунг, родившийся в 1970-ые, нашел отражение в научной фантастике той эпохи: про вечно молодых, вечно трезвых комсомольцев, несущих во Вселенную идеалы мира, дружбы и коммунизма.

Но на дворе уже 2020-е. И комсомольцы нынешнего разлива предпочитают несколько иные идеалы. Более прагматичные. Новое поколение дерзких романтиков соревнуется в венчурной сфере. Где вместо дружбы и коммунизма приходится работать по законам конкуренции и капитализма. И где вместо научной фантастики порой приходится прибегать к фантастике ненаучной.

Знакомьтесь: Филип Джонстон, основатель стартапа ”Starcloud”. Джонстон хочет модернизировать замшелый, «бумерский» лозунг 70-ых. Теперь он звучит так:

”Космос должен служить искусственному интеллекту!”

Недолго думая, Джонстон предложил следующую идею. А почему бы нам не вынести дата-центры в космос? Ведь здесь, на Земле, у нас дефицит электроэнергии, экологи нагоняют страхи про высокое потребление воды дата-центрами, да и в целом публика относится к ИИ-инициативам недоброжелательно. А космос — он большой, энергии там целая вселенная, и никаких экологов с ИИ-хейтерами там не живёт.

Джонстон пошел с этой идеей к венчурным инвесторам. И принялся расписывать им преимущества космической экспансии. Энергия в космосе, стал уверять Джонстон, стоит сущие копейки. Это на Земле всё дорого.

Вот те же батареи. В космосе нам не нужны батареи для запасания энергии. У нас солнце будет светить круглые сутки! Никаких простоев дорогостоящего оборудования! Правда, для этого нам придётся запулить наш дата-центр на среднюю околоземную орбиту, но почему бы и нет? Гулять — так гулять!

Всё это — Джонстон многозначительно поднимает вверх — позволяет космической энергии быть в 10 раз дешевле, чем земная. В десять. Раз. Даже с учетом затрат на орбитальный запуск.

Но это даже не главное, вещает Джонстон. Главное — это экологический след. В космосе он совсем минимальный! Ну, подумаешь, что на каждый килограмм полезной нагрузки, выведенной на орбиту, будет приходиться 20 кг выбросов CO2. Зато потом — сплошная экономия. Чистый ноль! А на Земле нельзя производить энергию без выбросов. Совсем нельзя. Честное слово!

А еще мы раз и навсегда решаем проблему охлаждения серверов, заявляет стартапер. Цитата: «Космические дата-центры могут использовать вакуум глубокого космоса в качестве бесконечного радиатора». Да-да, тот самый вакуум, имеющий максимальную теплопроводность. Новое слово в физике, не меньше!

И пока венчурные инвесторы приходят в себя от этих, не побоюсь, революционных откровений, Филип Джонстон завершает свой питч финальным ударом. Опять прямая цитата: «Через 10 лет почти все новые дата-центры будут строиться в открытом космосе».

…Нам тоже стоит немного прийти в чувство после этой пламенной речи Великого Комбинатора. С чего бы начать?… Начнем, пожалуй, со знаменитой, непревзойденной «дешевизны» космической сферы в целом, и космической энергетики в частности.
Да, ребята, оказывается, у Бангладеша и Вьетнама появляется серьезный конкурент. Средняя околоземная орбита. Правда, в Бангладеш и Вьетнам капитал идёт за дешевой рабочей силой, инвестирует там в трудоёмкие производства и экспортирует оттуда товары во все концы света. А вы держали в руках хоть один товар с околоземной орбиты? Вот и я — нет.

Всё потому, что на орбиту капитал пока не торопится. Один из немногих сегментов, где у капитала есть орбитальное присутствие — это коммуникации. Связь. Потому что орбита весьма конкурентоспособна по стоимости покрытия 1 км2 территории.

Но такие проекты имеют определенный минимальный ценник, «стартовый капитал», требующий соответствующего масштаба бизнес-идеи. Так, стоимость группировки ”Starlink” может составлять порядка 10 млрд. долларов. И это с учетом сильной вертикальной интеграции, позволяющей заметно уменьшить расходы.

Другими словами, космос дорог. И его дороговизна может быть оправдана только проектами, которые хорошо масштабируются. В которых потенциальная выручка, во-первых, высока, и, во-вторых, в определенной степени отвязана от издержек.

Дата-центры, увы, таким бизнесом не являются. Они довольно линейны с точки зрения роста выручки и затрат. Это уже ломает устоявшуюся «космическую» бизнес-модель.

А что с энергетикой? С главным selling point’ом питча Джонстона? Я думаю, здесь есть смысл поговорить о конкретных цифрах. Чтобы степень наглости заявлений товарища Джонстона была очевиднее.

Проблема номер раз: оборудование для космической фотовольтаики стоит на четыре порядка (!) дороже земного. На Земле огромные масштабы производства и беспощадная конкуренция между китайскими производителями сбили цену 1 ватта мощности примерно до 13 американских центов.

За космические солнечные модули придётся отдать не менее 100 долларов/ватт.

Разница в стоимости вспомогательного оборудования не менее впечатляюща. Наземные системы вроде трекеров и инверторов обойдутся еще в 10-15 центов/ватт. Космические системы развертывания, позиционирования и прочего — не менее 25 долларов/ватт.

Потом наша энергетическая система должна добраться до точки развертывания. Земная поедет в дешевых контейнеровозах — максимум еще 1 цент/ватт. А вот космическая будет оплачиваться по нынешним расценкам доставки грузов на орбиту. Для нашего проекта это $2500+ за килограмм. В килограмме мы можем уместить до 120 ватт мощности. В итоге процедура транспортировки добавит не меньше $20 за ватт.

Наконец, на земле солнечную электростанцию нужно собрать и запустить, на что потратится еще 5-8 центов/ватт. И мы наконец находим преимущества у космоса: наша система развертывается автоматически, и эта статья расходов здесь отсутствует. Всё уже было включено в счёт.

Итого: 40 центов за ватт «дорогой» энергии на Земле. И 145 долларов за ватт «дешевой» космической энергии. Эксплуатационные расходы в обоих случаях будут минимальны. И даже если мы приплюсуем к земной энергии расходы на батарейки, разница всё равно будет настолько разгромной, что мне становится очень, очень стыдно за комсомольца Джонстона. Хотя врёт он, а не я.

А ведь это не единственная разница в себестоимости земного и космического оборудования. Ведь поднимать на орбиту придётся не только солнечные панели. Но и само вычислительное оборудование, коммуникации, кабели питания, системы охлаждения и прочие компоненты дата-центра.

Так, чтобы запитать один сервер DGX B200 на 8 видеокарт, нам нужно 167 кг космической фотовольтаики. А сам этот сервер весит еще 142 кг. И отправка этих 142 кг на орбиту будет стоить 360 тыс. долларов. В то время как ценник собственно на сервер — около 500 тыс. долларов.

Мне могут возразить: DGX B200 не оптимизировался по весу для космических миссий, от слова совсем. Мол, можно там повыкидывать кучу металла и значительно облегчить конструкцию.

Nvidia DGX B200

Можно. Теоретически. А на практике ”Starcloud” Джонстона пытается сейчас отправить на орбиту спутник с 1 (одной!) видеокартой Nvidia H100. И вес аппарата составляет 60 килограмм.

Вот они, реалистичные потребности технологии. И соответствующие этим потребностям затраты на орбитальный запуск. Да, с увеличением масштаба что-то можно выиграть и здесь. Но пока параметры выглядят попросту запретительными с точки зрения затрат.

Но это только затраты. Не менее запретительными для космических дата-центров являются и требования, которые сейчас предъявляются к обычным, земным вычислительным ИИ-кластерам. Они должны иметь очень низкую задержку в обмене информацией. Но самое главное — тренд на масштабирование вычислений требует продолжающегося укрупнения таких площадок.

Крупнейшие из ныне проектируемых ИИ-кластеров имеют площадь 700 тыс. м2 и интегрируют в единое целое более полумиллиона ускорителей, сотни тысяч кабелей, свитчей, роутеров и другого оборудования. Всё это собирается человеческими руками.

Стоит ли говорить, что у нас нет технологий сборки в открытом космосе объектов подобного масштаба и подобной сложности? Практически всё, что бороздит космическое пространство, было собрано на Земле и умещено под обтекателем ракеты-носителя. Это означает, что в оптимистичном варианте — когда начнет летать и не взрываться «Старшип» — в распоряжении ”Starcloud” будет 18х9х9 метров полезного объема. Много туда не запихнуть при всём желании.

Филип Джонстон, не моргнув глазом, заливает про 5-гигаваттные орбитальные ИИ-кластеры с массивами солнечных панелей 4 км х 4 км. А почему сразу не про сферу Дайсона? По факту же его стартапик из 10 человек даже и мечтать не может о разработке технологий такого уровня. Только микроспутники этот пионерский кружок и потянет…

Филип Джонстон со своим микроспутником "Старклауд-1"

Но развернуть гиперскейл-датацентр в космосе — это только начало. Его надо еще и поддерживать в рабочем состоянии. Когда в твоей системе миллионы единиц оборудования, отказы тех или иных компонентов происходят ежедневно. В земных датацентрах заменой этих компонентов занимаются технический персонал. Требуется его немного (однако во многих случаях организуется работа 24/7).

Но кто будет поддерживать ИИ-кластер в рабочем состоянии на космической орбите? Кто сможет исправить возможные ошибки при его сборке и развертывании? Опять призовем на помощь научную фантастику? Придумаем роботов-техников, специализирующихся на компьютерном оборудовании? Фантазия — это хорошо, но нынешние универсальные роботы даже близко не в состоянии работать с достаточной ловкостью и точностью. Пока вершиной робототехники считается складывание футболки и дрыгание конечностями в стиле кунг-фу.

Без решения этого вопроса космический дата-центр превращается в ультра-дорогое и стремительно деградирующее кладбище вычислительного оборудования.

Итак, перспективы покорения космоса искусственным интеллектом стали немного яснее. А теперь попробуем угадать, как отнеслись к этой идее венчурные инвесторы. Подсказка: идея касается темы ИИ.

Разумеется, инвесторы побежали совать Филипу Джонстону охапки денег! ”Starcloud” с успехом прошел акселератор «Google for Startups Cloud AI». И тут же был принят в партнерскую стартап-программу ”Nvidia Inception”.

Что ж, надо отдать Джонстону должное. У него есть ключевое качество для венчурной индустрии. Умение убедительно врать. Не знаю, как там у него получится с покорением космоса. Но кошельки инвесторов он точно покорит.

А если без шуток, у идеи ”Starcloud” всё-таки есть рабочее применение. Примерно для тех же заказчиков, которым служил космос в 1970-ых. Военные.

Дороговизна таких игрушек для них непринципиальна. Им интересны уникальные возможности. И поскольку цели у них специфические, «ломать — не строить», какую-то пользу из космического ИИ-кластера они наверняка смогут извлечь.

Когда же дело дойдёт до службы на благо мира-дружбы-коммунизма? Скорее всего, потребуется не одно десятилетие. Только когда космическая энергия станет сопоставима в цене с земной, у космических вычислений действительно появляется шанс на экономическую востребованность. И нынешний разрыв в четыре порядка быстро не закроешь.