تستكشف جوجل وسبيس إكس مراكز البيانات المدارية لتشغيل الموجة التالية من الذكاء الاصطناعي

الصفحة الرئيسية » Python » تستكشف جوجل وسبيس إكس مراكز البيانات المدارية لتشغيل الموجة التالية من الذكاء الاصطناعي

جوجل تحتفظ بهدوء مناقشات متقدمة مع شركة سبيس إكس لإرسال معدات مراكز البيانات إلى المداريراهنون على أن البنية التحتية الفضائية قد تخفف يوماً ما الضغط الذي يفرضه الذكاء الاصطناعي على موارد الطاقة والأراضي على كوكب الأرض. ما كان يبدو قبل بضع سنوات ضرباً من الخيال العلمي، يُنظر إليه الآن كخيار استراتيجي جاد داخل اثنتين من أكثر شركات التكنولوجيا نفوذاً في العالم.

في إطار مبادرة داخلية تُعرف باسم مشروع "سانكاتشر"، جوجل ترغب في اختبار مجموعات صغيرة من خوادم الذكاء الاصطناعي على متن الأقمار الصناعية. قبل نهاية هذا العقد. ترى شركة سبيس إكس، المزود المهيمن لعمليات الإطلاق التجارية، أن مراكز البيانات المدارية هي الركيزة الأساسية التالية لأعمالها وعنصرٌ محوريٌّ لطرح أسهمها في البورصة بشكلٍ مُذهل. وتسعى الشركتان معًا إلى تحديد ما إذا كان نقل الحوسبة خارج كوكب الأرض مُجديًا من الناحيتين التقنية والاقتصادية.

مشروع سانكاتشر من جوجل: نقل الحوسبة الذكية من كوكب الأرض

بحسب تقارير متعددة، بما في ذلك تغطية من أفادت صحيفة وول ستريت جورنال، ووكالة بلومبيرغ، ووكالة رويترز، أن جوجل تعمل على تطوير مشروع صن كاتشر منذ أشهر. كجهد بحثي وبنيوي طويل الأمد. الفكرة الأساسية للبرنامج واضحة: بناء شبكة من الأقمار الصناعية التي تعمل بالطاقة الشمسية والمجهزة بوحدات معالجة Tensor (TPUs) المخصصة من جوجل وربطها معًا في سحابة مدارية لأحمال عمل الذكاء الاصطناعي.

جوجل أولاً اعترف علنًا بـ "صائد الشمس" في نوفمبر من العام الماضيووصفها بأنها تجربة لتشغيل بنية تحتية للتعلم الآلي خارج كوكب الأرض. وصرح الرئيس التنفيذي سوندار بيتشاي لاحقًا لقناة فوكس نيوز صنداي بأن الخطة هي "إرسال مجموعات صغيرة من الأجهزة على متن الأقمار الصناعية، واختبارها، ثم البدء في التوسع انطلاقًا من ذلك"، مضيفًا أنه يتوقع أن تصبح مراكز البيانات الفضائية طريقة شائعة نسبيًا لبناء البنية التحتية "في غضون عقد من الزمن تقريبًا".

في ظل خارطة الطريق الحالية، تعتزم جوجل وشركة تشغيل الأقمار الصناعية بلانيت لابز إطلاق مركبتين فضائيتين نموذجيتين على الأقل نقل وحدات المعالجة الحرارية إلى مدار أرضي منخفض بحلول أوائل عام 2027. يتم تأطير هذه المهام المبكرة على أنها تمارين "تعلم": التحقق من صحة الأجهزة في الفضاء، وقياس الأداء، وفهم التحديات التشغيلية قبل الالتزام بنشر أوسع.

وراء هذا النهج الحذر تكمن مشكلة واقعية للغاية. تتوقع وكالة الطاقة الدولية أن يتضاعف استهلاك الكهرباء في مراكز البيانات العالمية بحلول عام 2030.ليصل الطلب على الطاقة إلى حوالي 945 تيراواط/ساعة، مع كون الذكاء الاصطناعي المحرك الرئيسي. وفي الولايات المتحدة وحدها، قد تمثل مراكز البيانات ما يقرب من نصف النمو المتوقع في الطلب على الطاقة بحلول نهاية العقد، مما يجبر مزودي خدمات الحوسبة السحابية على البحث عن أنواع جديدة من مصادر توليد الطاقة ومواقع جديدة.

بدأت جوجل بالفعل في تأمين مصادر الطاقة النووية والحرارية الأرضية وغيرها من مصادر الطاقة منخفضة الكربون بالنسبة لحرمها الجامعي الأرضي، لكن الشركة تنظر الآن إلى المدار كخيار أكثر جذرية. ففي المدارات المناسبة، يمكن للوحة الشمسية أن تحصد طاقة تصل إلى ثمانية أضعاف الطاقة التي تحصدها لوحة مماثلة في مواقع خطوط العرض المتوسطة على الأرض، كما أن بعض المسارات المتزامنة مع الشمس يمكن أن تُبقي الأقمار الصناعية في ضوء الشمس شبه المستمر، مما يقلل الحاجة إلى البطاريات الثقيلة.

لماذا تُعدّ شركة سبيس إكس محورية لطموحات جوجل المدارية؟

لكي يصبح مشروع "صائد الشمس" أكثر من مجرد تمرين نظري، تحتاج جوجل إلى الوصول إلى مساحات بأسعار معقولة، وهذا هو المكان الذي تدخل شركة سبيس إكس المشهد بصفتها المورد الرئيسي لعمليات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدامذكرت صحيفة وول ستريت جورنال أن جوجل تجري محادثات نشطة مع شركة إيلون ماسك بشأن اتفاقية إطلاق محتملة من شأنها أن تساعد في إطلاق نماذجها الأولية لمراكز البيانات المدارية.

في نفس الوقت، لا تقتصر جوجل على مزود إطلاق واحد.تتواصل الشركة أيضاً مع شركات صواريخ أخرى، وتبقي خياراتها مفتوحة مع جهات فاعلة مثل بلو أوريجين، وروكيت لاب، ويونايتد لونش ألاينس. ويعكس هذا التوجه نحو التعامل مع عدة موردين مدى حداثة سوق الحوسبة المدارية وطابعه التجريبي؛ إذ لا يرغب أحد في الارتباط بشريك واحد قبل أن تتضح الجدوى الاقتصادية.

كما توجد علاقة مالية طويلة الأمد بين الشركتين. استثمرت جوجل حوالي 900 مليون دولار في شركة سبيس إكس في عام 2015، وهي حصة تُقدّر بنحو 6.1% من أسهم شركة الفضاء. ويشغل دون هاريسون، وهو مسؤول تنفيذي رفيع المستوى في جوجل، مقعدًا في مجلس إدارة سبيس إكس، مما يمنح ألفابت اطلاعًا مباشرًا على طموحات ماسك في مجال الصواريخ والأقمار الصناعية والبنية التحتية للذكاء الاصطناعي.

على الرغم من هذا الارتباط، فإن العلاقة ليست ودية بشكل مباشر. تُعتبر جوجل وسبيس إكس شريكين محتملين ومنافسين في المستقبل في آن واحد. في مجال الحوسبة المدارية، يرسم كل طرف رؤيته الخاصة لكيفية نشر مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي خارج كوكب الأرض. وأي اتفاقية إطلاق ستجمع فعلياً بين متنافسين لاختبار تقنية لم يتمكن أي منهما من إثبات جدواها على نطاق صناعي حتى الآن.

من وجهة نظر شركة سبيس إكس، لا يقتصر الاهتمام على بيع رحلات الصواريخ فحسب. فالشركة لديها تم تقديم طلب رسمي إلى الجهات التنظيمية الأمريكية للحصول على إذن بنشر "نظام مراكز البيانات المدارية". قد يشمل ذلك، نظرياً، ما يصل إلى مليون قمر صناعي مخصص للحوسبة في المدار. وللمقارنة، يُقدّر عدد الأقمار الصناعية من جميع الأنواع في المدار حالياً بأقل من 17,000 قمر.

داخل تصميم صائد الشمس: سحابة مدارية معيارية

تحت العلامة التجارية، فإن مشروع صائد الشمس هو في الأساس اقتراح لمركز بيانات موزع عالي المرونة يتكون من العديد من الأقمار الصناعية الصغيرةبدلاً من منشأة واحدة متجانسة، تتصور جوجل مجموعات من المركبات الفضائية المدمجة التي تحلق في تشكيلات ضيقة، حيث تستضيف كل منها وحدات معالجة الموتر (TPUs) وذاكرة لتدريب الذكاء الاصطناعي ومهام الاستدلال.

في ورقة بحثية تقنية، ترسم جوجل مثالاً لتشكيل مكون من 81 قمراً صناعياً محصوراً ضمن دائرة نصف قطرها حوالي كيلومتر واحد.لكي تعمل هذه المركبات الفضائية كمركز بيانات متماسك، ستحتاج إلى مشاركة البيانات بمعدل نقل بيانات عالٍ للغاية، حيث أشارت الشركة إلى سرعات ربط مستهدفة تصل إلى 10 تيرابايت في الثانية بين الجيران باستخدام روابط بصرية متعددة بتقسيم الطول الموجي الكثيف مماثلة لتلك المستخدمة بالفعل في مراكز البيانات الأرضية.

يتطلب تحقيق هذا النطاق الترددي الأقمار الصناعية تحلق على مقربة نسبية من بعضها البعضوهذا يضيف طبقة أخرى كاملة من التعقيد. وتتوقع الشركة الاعتماد على أنظمة تحكم مدعومة بالذكاء الاصطناعي لضبط موقع كل مركبة فضائية باستمرار وتجنب الاصطدامات، مع مراعاة الجاذبية، ومقاومة الغلاف الجوي في المدارات المنخفضة، وغيرها من الاضطرابات التي يمكن أن تدفع الأقمار الصناعية خارج مسارها.

إضافة إلى ديناميكيات المدارات، تُعدّ إدارة الحرارة والحماية من الإشعاع من القضايا الهندسية الحاسمة.تُعدّ وحدات معالجة الموتر (TPUs) من جوجل رقائق عالية الطاقة تُولّد حرارة كبيرة، وفي الفراغ لا يوجد هواء لتبديد هذه الحرارة. تشمل الحلول المقترحة أنابيب حرارية ومشعّات متطورة، لكن تصميم هذه الأنظمة والتحقق من صحتها لأحمال عمل الذكاء الاصطناعي الكثيفة في المدار لا يزال يُمثّل تحديًا قائمًا.

أما جانب الذاكرة فليس أسهل. تُعد ذاكرة النطاق الترددي العالي الحديثة (HBM) المستخدمة في مسرعات الذكاء الاصطناعي حساسة للإشعاع.وهذا قد يتسبب في أخطاء وتلف البيانات إذا لم يتم التخفيف من آثاره بشكل صحيح. ومن المرجح أن يؤدي تعزيز هذه المكونات أو إضافة أنظمة تصحيح أخطاء قوية إلى زيادة التكلفة والكتلة وتعقيد التصميم - وهي تحديدًا المعايير التي يسعى مشغلو المدارات إلى تقليلها.

تكاليف الإطلاق: العامل الحاسم

تحت كل تلك المخططات المستقبلية، لا تزال التكلفة لكل كيلوغرام من البيانات في المدار الأرضي المنخفض تشكل العائق الاقتصادي أمام مراكز البيانات المدارية.وقد قدرت جوجل أنه إذا انخفضت تكاليف الإطلاق إلى حوالي 200 دولار للكيلوجرام، فإن التكلفة السنوية للطاقة لتشغيل كوكبة على غرار Suncatcher يمكن أن تبدأ في الظهور بشكل مشابه لتكلفة مركز بيانات أرضي حديث.

في الوقت الحالي، لا تزال تقديرات الصناعة تشير إلى تتراوح أسعار الإطلاق النموذجية بين 1,500 دولار و2,000 دولار للكيلوغرام الواحد بالنسبة للعديد من المهمات، حتى مع الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا. تقول شركة سبيس إكس وغيرها من الشركات العاملة في هذا المجال إنها تسعى إلى خفض الأسعار بشكل كبير في وقت لاحق من ثلاثينيات القرن الحالي، لا سيما مع تطور المركبات القابلة لإعادة الاستخدام بالكامل مثل ستار شيب.

في أحد السيناريوهات الأكثر تفاؤلاً التي نوقشت حول خارطة طريق شركة سبيس إكس، قد يؤدي استخدام تقنيات إعادة الاستخدام المتقدمة وعمليات الإطلاق عالية الوتيرة إلى خفض التكلفة إلى حوالي 60 دولارًا للكيلوغرام الواحدإذا تم تحقيق هذه الأرقام والحفاظ عليها، فإن اقتصاديات شحن أجهزة الحوسبة إلى المدار ستبدو مختلفة تمامًا عما هي عليه اليوم، مما قد يرجح كفة الميزان نحو النشر على نطاق واسع.

في الوقت الراهن، يبقى ذلك مجرد توقع. المحللون ومراقبو الصناعة، بما في ذلك مواقع مثل TechCrunch، يحذر من أن مراكز البيانات الأرضية لا تزال أرخص بشكل ملحوظ عند احتساب التكاليف الكاملة لتصميم الأقمار الصناعية وإطلاقها وعملياتها في المدار واستبدالها في نهاية المطاف، فإن الفجوة بين الرؤية طويلة المدى والواقع المالي الحالي هي أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل العديد من الخبراء لا يزالون يتعاملون مع الحوسبة المدارية على أنها رهان مضارب.

تستخدم شركة سبيس إكس هذا السرد طويل الأمد كـ نقطة بيع في العروض التقديمية للمستثمرين المحتملين قبل طرح عام أولي مخطط لهتشير التقارير إلى أن الشركة تستهدف طرح أسهمها للاكتتاب العام هذا الصيف، بهدف الوصول إلى قيمة سوقية تصل إلى 1.75 تريليون دولار، حيث تلعب مراكز البيانات المدارية دورًا محوريًا في القصة التي ترويها عن النمو المستقبلي.

مساعي ماسك لإنشاء مراكز بيانات مدارية والنظام البيئي الأوسع للذكاء الاصطناعي

إلى إيلون ماسك، أصبح وضع مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي في المدار هاجساً شخصياً واستراتيجياً.بعد علمه بخطط جوجل لمشروع "سانكاتشر"، أفادت التقارير أنه رفع الحوسبة المدارية إلى أعلى أولوياته داخل شركة سبيس إكس، مقدماً إياها على أنها الطريقة الوحيدة الموثوقة لتوسيع نطاق الحوسبة الذكية إلى ما هو أبعد من قيود شبكات الطاقة الأرضية وتوافر الأراضي.

وقد جادل ماسك بأن إن العائق الحقيقي أمام الذكاء الاصطناعي المتقدم ليس الرقائق الإلكترونية، بل الكهرباء.وأن "أرخص مكان لتطبيق الذكاء الاصطناعي" على المدى الطويل سيكون الفضاء، حيث يمكن للأقمار الصناعية الحصول على طاقة شمسية شبه متواصلة دون ليل أو غيوم أو تداخلات جوية. وفي بعض توقعاته الأكثر تفاؤلاً، أشار إلى أنه في غضون عامين أو ثلاثة أعوام، قد تصبح الحوسبة الفضائية الطريقة الأكثر اقتصادية لتشغيل أنظمة الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق.

لكن حتى وثائق شركة سبيس إكس الخاصة بالجهات التنظيمية والمستثمرين تتسم بنبرة أكثر حذراً. تقر الشركة بأن مراكز البيانات المدارية تعتمد على تقنيات متعددة غير مثبتة. وقد لا يكون ذلك مجدياً تجارياً في نهاية المطاف. فالتبريد والإشعاع والتأخير وصعوبة الصيانة في المدار تشكل جميعها مخاطر كبيرة.

في غضون ذلك، تعمل شركة سبيس إكس على دمج الحوسبة المدارية في نطاق أوسع نظام بيئي للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي يمتد عبر الفضاء والأرض. تصف الملفات والتقارير الأخيرة اندماج SpaceX و xAI في كيان واحد بقيمة حوالي 1.25 تريليون دولار، مما يجمع فعليًا بين الصواريخ والأقمار الصناعية وحوسبة الذكاء الاصطناعي تحت مظلة شركة واحدة.

وقد وقّعت شركة سبيس إكس أيضاً اتفاقية صفقة بارزة مع شركة الذكاء الاصطناعي أنثروبيكبموجب هذا الاتفاق، ستتمكن شركة أنثروبيك من الوصول إلى مركز بيانات كولوسوس 1 التابع لشركة سبيس إكس في ممفيس، والمدعوم بأكثر من 220,000 ألف وحدة معالجة رسومية من إنفيديا، ونحو 300 ميغاواط من الطاقة. كما أعربت الشركتان عن رغبتهما في التعاون على المدى الطويل لتوفير "عدة غيغاواط" من سعة الحوسبة المدارية للذكاء الاصطناعي، مما يزيد من تداخل البنية التحتية الأرضية والفضائية.

الضغوط البيئية والبحث عن آفاق جديدة للحوسبة

يبرز التوجه نحو مراكز البيانات المدارية في ظل تزايد القلق بشأن الأثر البيئي للذكاء الاصطناعيحذرت سالي رضوان، المديرة الرقمية في برنامج الأمم المتحدة للبيئة، من أنه في حين أن التأثير الكامل لا يزال غير مفهوم جيدًا، فإن الإشارات المبكرة مثيرة للقلق بما يكفي لتبرير التدقيق الدقيق قبل نشر الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع.

تُبرز تحليلات الأمم المتحدة أن إن التكلفة البيئية للذكاء الاصطناعي تتجاوز مجرد استهلاك الكهرباءيشمل ذلك استخراج المواد النادرة، والكميات المتزايدة من النفايات الإلكترونية الناتجة عن تحديثات الأجهزة، والمياه اللازمة لتبريد مزارع الخوادم الكثيفة، وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري المرتبطة بتوليد الطاقة. تدفع هذه العوامل صانعي السياسات والمجتمعات المحلية إلى مقاومة إنشاء مجمعات مراكز البيانات الجديدة الضخمة في بعض المناطق.

بالنسبة لمؤيدي الحوسبة المدارية، توفر المساحة وسيلة لتجاوز بعض هذه القيود على الأقللا تتنافس الأقمار الصناعية التي تعمل بالطاقة الشمسية على الأراضي، ولا تستهلك موارد المياه المحلية للتبريد، ولا تُشكّل ضغطًا مباشرًا على شبكات الكهرباء الأرضية. ويرى المؤيدون أن نقل جزء من أعباء عمل الذكاء الاصطناعي إلى خارج كوكب الأرض، مع مرور الوقت، قد يُخفف الضغط على المجتمعات التي تستضيف بالفعل العديد من المرافق الضخمة.

يرد المتشككون بأن الفضاء ليس وجبة بيئية مجانيةإن تصنيع وإطلاق وإخراج آلاف أو حتى ملايين الأقمار الصناعية من مداراتها ينطوي على تكاليف مادية وطاقية باهظة، كما أن خطر تفاقم مشكلة الحطام المداري يمثل مصدر قلق متزايد لوكالات الفضاء والهيئات التنظيمية. ولا تزال المفاضلات بين النهج الأرضية والمدارية موضع بحث مكثف، وليست مسألة علمية محسومة.

من الواضح أن متطلبات الطاقة للذكاء الاصطناعي تجبر مقدمو خدمات الحوسبة السحابية وشركات الفضاء نحو تعاون أوثق أكثر من أي وقت مضى. لم يمضِ وقت طويل منذ أن شارك إيلون ماسك في تأسيس OpenAI جزئيًا كإجراء احترازي لكبح طموحات جوجل في مجال الذكاء الاصطناعي، وذلك عقب خلافات مع لاري بيج حول السلامة. واليوم، تتفاوض شركة SpaceX التابعة لماسك مع جوجل بشأن عمليات الإطلاق، في الوقت الذي تسعى فيه الشركتان للسيطرة على طبقة جديدة، لا تزال افتراضية، من البنية التحتية الفضائية.

سباق حوسبة مدارية ناشئ، مع منافسين وتساؤلات مفتوحة

جوجل وسبيس إكس ليستا الوحيدتين اللتين تختبران السوق. بدأت شركات ناشئة ومستثمرون آخرون في اعتبار مراكز البيانات المدارية سوقًا متميزةمما يشير إلى أن الفكرة قد اكتسبت على الأقل بعض الزخم خارج نطاق حفنة من عمالقة التكنولوجيا.

بايجو بهات، المؤسس المشارك لشركة روبن هود، مؤخراً أعاد تسمية شركته الناشئة في مجال الفضاء لتصبح شركة كاوبوي سبيس وجمع حوالي 275 مليون دولار أمريكي لتمويل إنشاء مراكز بيانات مدارية تعمل بصواريخ محلية الصنع. ويرى أن قدرة الإطلاق ستظل محدودة لسنوات، لذا فإن امتلاك الصواريخ هو السبيل الوحيد لضمان الوصول المنتظم إلى المدار لحمولات الحوسبة.

وبحسب ما ورد، تستهدف شركة Cowboy Space أول إطلاق لها قبل نهاية عام 2028. في حين أن هذا الجدول الزمني يتخلف عن خطط جوجل النموذجية لعام 2027، إلا أنه يؤكد الاعتقاد السائد بين بعض رواد الأعمال بأن الحوسبة المدارية يمكن أن تنضج لتصبح خط أعمال ذي مغزى على المدى المتوسط ​​إذا استمرت اقتصاديات الإطلاق وتكنولوجيا الأقمار الصناعية في التحسن.

قد يجد اللاعبون الراسخون في مجال صناعة الطيران والفضاء أنفسهم منجذبين إلى هذا المجال أيضاً. تُعتبر كل من بلو أوريجين، ويونايتد لونش ألاينس، وروكيت لاب شركاء إطلاق محتملين بالنسبة لتجارب الحوسبة المدارية، إذا استطاعت هذه الشركات تقديم أسعار تنافسية ومواصفات مهام مناسبة. حتى الآن، لم تُعلن جوجل عن بدائل محددة لشركة سبيس إكس، لكن المراقبين في هذا المجال يفترضون أن هذه الأسماء جزء من أي مراجعة أوسع للموردين.

في الوقت الحالي، يتركز جزء كبير من النشاط في الملفات التنظيمية، وعروض المستثمرين، ووثائق التصميم في المراحل المبكرة بدلاً من أنظمة الإنتاج. حتى الداعمون المتفائلون يقرّون بأن التحديات مثل الصيانة في المدار، واستبدال الأجهزة، والموثوقية طويلة الأمد في ظل الإشعاع، لا توجد لها حلول مجربة على النطاق المطلوب لأعباء عمل الذكاء الاصطناعي الحديثة.

على الرغم من هذا الغموض، إن مجرد قيام جوجل وسبيس إكس وغيرهما بالتفاوض علنًا بشأن مشاريع مراكز البيانات المدارية لهو أمر مثير للدهشة. يمثل هذا تحولاً. ما كان يبدو في السابق وكأنه مفهوم غريب قد انتقل إلى تخطيط مؤسسي جاد، مكتمل بالجداول الزمنية والنماذج الأولية وسرديات الاستثمار التي تبلغ قيمتها مليارات الدولارات.

تشير تحركات جوجل وسبيس إكس مجتمعة إلى أن قد يمتد الفصل التالي من البنية التحتية للذكاء الاصطناعي إلى ما هو أبعد من الجامعات الأرضية الجديدة.إذا أثمر مشروع "سانكاتشر"، وخطط الحوسبة المدارية الخاصة بشركة "سبيس إكس"، وجهود المنافسين الناشئين، فقد لا يكون لمراكز البيانات الأكثر تقدماً في ثلاثينيات القرن الحالي عناوين شوارع على الإطلاق، بل إحداثيات مدارية تدور عالياً فوق الأرض.