Бывший инженер NASA: создание космического центра данных - это худшая идиотская идея, которую я когда-либо слышал.

Бывший инженер NASA и эксперт по облачным технологиям Google объясняет, почему строительство центра обработки данных в космосе — совершенно нереалистичная идея, сложная во всем, от мощности и рассеивания тепла до устойчивости к радиации. Эта статья основана на статье, написанной Таранисом, которая была скомпилирована, скомпилирована и написана. (Синопсис: Этот человек хочет отправить в космос машину для майнинга биткоинов: неограниченное количество солнечного света + нулевая плата за охлаждение — это мекка для майнинга BTC) (Дополнение к фоновой информации: Перенесите плотину «Три ущелья» в космос) Китай планирует построить солнечную космическую электростанцию, и человечество будет приветствовать энергетическую свободу? Чтобы уточнить, я бывший инженер и ученый НАСА со степенью доктора философии в области космической электроники. Я также проработал в Google 10 лет, работая в различных подразделениях компании, включая YouTube и облачное подразделение, отвечающее за развертывание вычислительных мощностей искусственного интеллекта, поэтому я хорошо квалифицирован, чтобы говорить на эту тему. Проще говоря: это абсолютно ужасная идея, и она действительно не имеет никакого смысла. Для этого есть много причин, но суть в том, что электроника, необходимая для работы центров обработки данных, особенно те, которые развертывают вычислительную мощность искусственного интеллекта в виде графических процессоров и TPU, совершенно не подходит для работы в космосе. Если вы раньше не работали в этой области, я предостерегаю от интуитивных предположений, потому что реальность того, что космическое оборудование действительно работает в космосе, не обязательно очевидна. Главная причина, по которой люди хотят это сделать, заключается в том, что в космосе много электричества. Это не так. В принципе, у вас есть только два варианта: солнечный и атомный. Солнечная энергия означает развертывание массива солнечных панелей с фотоэлементами — по сути, эквивалент устройства на крыше моего дома в Ирландии, только в космосе. Это работает, но это не волшебным образом лучше, чем установка солнечных батарей на земле — вы не теряете так много электроэнергии через атмосферу, поэтому ваша интуиция о необходимой площади примерно права. Самой большой солнечной батареей, когда-либо развернутой в космосе, является система Международной космической станции (МКС), которая выдает чуть более 200 кВт мощности на пике. Важно отметить, что развертывание системы потребовало нескольких полетов космического шаттла и большой работы — это около 2500 квадратных метров, что больше половины размера поля для американского футбола. Если взять за основу NVIDIA H200, то потребляемая мощность каждого графического процессора составляет около 0,7 кВт на чип. Они не могут работать в одиночку, а преобразование энергии не является эффективным на 100%, поэтому 1 кВт на графический процессор может быть лучшим эталоном. В результате, огромный, размером с МКС, массив может питать около 200 графических процессоров. Это звучит много, но давайте посмотрим на перспективу: будущий дата-центр OpenAI в Норвегии рассчитан на 100 000 графических процессоров, каждый из которых, вероятно, будет более энергоемким, чем H200. Чтобы достичь этой мощности, нужно запустить 500 спутников размером с МКС. Для сравнения, одна серверная стойка (например, в предварительно настроенных продажах NVIDIA) будет вмещать 72 графических процессора, поэтому каждый гигантский спутник эквивалентен всего трем стойкам. Атомная энергетика тоже не поможет. Мы говорим не о ядерных реакторах — мы говорим о радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РИТЭГах), которые имеют типичную выходную мощность около 50–150 Вт. Так что недостаточно даже запустить один графический процессор, даже если вы можете убедить кого-то дать вам подкритический кусок плутония и не возражаете, что у вас есть сотни шансов разбросать его на большую площадь при запуске транспортного средства, чтобы взорвать его самоуничтожение. Усовершенствованная система терморегулирования МКС (Boeing) Я видел довольно много людей, которые комментировали эту концепцию, говоря: «Ну, космос холодный, поэтому охлаждение будет простым, верно?» Отрыжка… Нет… Не так. Охлаждать на Земле относительно просто. Конвекция воздуха хорошо работает — воздух продувается над поверхностью, особенно в радиаторе, спроектированном с большим отношением площади поверхности к объему, может довольно эффективно передавать тепло от радиатора к воздуху. Если вам нужна более высокая плотность мощности, чем при прямом охлаждении (а высокопроизводительные графические процессоры определенно попадают в эту категорию), вы можете использовать жидкостное охлаждение для передачи тепла от чипа к более крупным радиаторам/радиаторам в другом месте. В центрах обработки данных на Земле обычно настраиваются циклы охлаждения, при которых машины охлаждаются охлаждающей жидкостью (обычно водой), которая перекачивается по стойке, отводя тепло и возвращая охлаждающую жидкость в цикл. Обычно охлаждающая жидкость охлаждается в воздух путем конвекции, так что во всяком случае, так это работает на Земле. В космосе нет воздуха. Окружающая среда близка к абсолютному вакууму и практической разницы нет, поэтому конвекция вообще не происходит. Когда речь заходит о космической технике, мы обычно думаем об управлении температурным режимом, а не только об охлаждении. Правда в том, что пространство само по себе не имеет температуры. Только вещества имеют температуру. Это может вас удивить, но в системе Земля-Луна средняя температура почти всего в основном такая же, как и средняя температура Земли, потому что именно поэтому Земля имеет именно такую температуру. Если бы спутник вращался, как курица на гриле, он был бы склонен поддерживать примерно постоянную температуру, аналогичную температуре поверхности Земли. Если он не вращается, сторона, обращенная в сторону от Солнца, будет постепенно становиться холоднее, около 4 Кельвинов из-за ограничений космического микроволнового фона, немного выше абсолютного нуля. На солнечной стороне ситуация может стать довольно жаркой, достигая сотен градусов по Цельсию. Таким образом, управление температурным режимом требует очень тщательного проектирования, чтобы гарантировать, что тепло будет аккуратно направлено туда, куда оно должно направляться. Поскольку в вакууме нет конвекции, это может быть достигнуто только с помощью проводимости или какого-либо теплового насоса. Я разрабатывал космическую технику для полетов в космос. В одном конкретном случае я разработал систему камер, которая должна была быть очень маленькой и легкой, но при этом обеспечивать возможности визуализации научного уровня. Управление температурным режимом лежит в основе процесса проектирования. Это должно быть так, потому что мощности для малых космических аппаратов не хватает, и управление температурой должно быть достигнуто при минимальном сохранении массы. Так что для меня нет никакого теплового насоса или причудливых вещей: я пошел в другом направлении и спроектировал систему так, чтобы она потребляла около 1 Вт на пике и снижала до 10%, когда камера простаивает. Вся эта электроэнергия преобразуется в тепло, поэтому, если я потребляю всего 1 Вт при съемке изображения, а затем выключаю датчик изображения, как только данные поступают в оперативную память, я могу сократить энергопотребление вдвое, а затем, когда изображение загружается на бортовой компьютер, я могу выключить оперативную память, снизив мощность до относительно небольшого уровня. Единственное, что требуется для управления температурой, — это крепление края платы болтами к стойке, чтобы медные слои внутри платы могли передавать любое выделяемое тепло. Охлаждение даже одного H200 было бы абсолютным кошмаром. Судя по всему, радиатор и вентилятор вообще не будут работать, но есть версия H200 с жидкостным охлаждением. Предположим, используется именно эта версия. Это тепло нужно передать радиатору — это не то же самое, что радиатор в вашем автомобиле, помните, там нет конвекции? Он должен излучать тепло в космос. Предположим, мы можем направить его в сторону от Солнца. Примером такой системы терморегулирования является активная система терморегулирования (АССО) на МКС. Это очень сложная система, в которой используется контур охлаждения аммиака и большая система тепловых лучистых пластин. Он имеет тепловой лимит в 16 кВт, то есть около 16 графических процессоров H200, что составляет чуть больше четверти стойки на земле. Система панелей теплового излучения имеет размеры 13,6 м x 3,12 м, что составляет примерно 42,5 квадратных метра. Если взять за эталон 200кВт и предположить, что вся эта мощность будет идти на GPU, то нам нужна система в 12,5 раз больше, т.е. около 531…