على الصعيد العالمي، يواجه النشر السريع للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي قيودًا مادية. وبدلا من التكنولوجيا، تواجه مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي حاليا قيودا بسبب الوصول إلى الكهرباء والمياه للتبريد، والتأخير في الحصول على تصاريح البناء، والتي تستمر في بعض الحالات الآن لمدة سبع سنوات.
شريك في آرثر د. ليتل.
وكبديل محتمل، تنتقل مراكز البيانات المدارية من كونها نظرية بحتة إلى كونها ممكنة من الناحية التقنية. على الرغم من أنها لن تلبي جميع الاحتياجات، إلا أنها توفر طريقة لتجاوز الاختناقات على الأرض عند وصولها إلى الإنترنت خلال 5-7 سنوات القادمة.
فهم القيود المفروضة على مركز بيانات الذكاء الاصطناعي
يعتمد التطور المستقبلي للذكاء الاصطناعي على الوصول إلى قوة حاسوبية كافية يتم توفيرها من خلال مراكز البيانات العالمية واسعة النطاق. تنفيذ هذا تعتمد البنية التحتية على السرعة، ولكن هناك ثلاثة قيود رئيسية تؤدي إلى إبطاء عملية إنشاء مراكز البيانات بشكل كبير.
ونظراً لمتطلباتها الهائلة من الطاقة، فإن توافر الطاقة يشكل العقبة الحرجة الأولى. على سبيل المثال، من المتوقع أن تمثل مراكز البيانات في الاتحاد الأوروبي 4% من الطلب على الكهرباء في المنطقة (حوالي 108 تيراواط/ساعة) بحلول عام 2030، وهو أكثر من الاستهلاك السنوي الحالي للكهرباء في هولندا.
تهيمن قيود الطاقة على الجدول الزمني لبناء مركز البيانات، خاصة في العقد الأساسية. في شمال فيرجينيا بالولايات المتحدة الأمريكية، يمكن أن تصل أوقات الانتظار للحصول على اتصال جديد إلى سبع سنوات.
تقدم الإدارة الحرارية قيدًا مهمًا ثانيًا. تعمل أنظمة تبريد المياه على زيادة الاستهلاك المحلي بشكل كبير، ويؤثر التعرض لضغط المياه على العديد من مناطق مراكز البيانات، مما يؤدي إلى مخاطر تشغيلية ومخاطر تتعلق بسمعة المطورين.
وأخيرا، تؤدي العقبات التنظيمية إلى تفاقم هذه القيود المادية. لقد زادت مقاومة المجتمع لمراكز البيانات، مما أدى إلى تمديد الجداول الزمنية للمشروع بشكل كبير وزيادة تكاليف الإدارة لأصحاب المصلحة.
هذه القيود مهمة لأن اقتصاديات الذكاء الاصطناعي تكافئ السرعة. تتغير أجيال نماذج الذكاء الاصطناعي كل 12 إلى 18 شهرًا، مما يعني أن البنية التحتية التي تأتي بعد دورة تحديث النموذج توفر عوائد أقل. ولذلك يبحث المطورون عن فرص جديدة للتغلب على هذه التحديات، بما في ذلك: من خلال مراكز البيانات المدارية.
ما هي مراكز البيانات المدارية؟
مراكز البيانات المدارية هي معدات حاسوبية (معالجات، ذاكرة، تخزين) تستضيفها الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض (LEO). وهي تعمل على ارتفاعات تتراوح بين 400 و1400 كيلومتر فوق سطح الأرض، وتدور حول الأرض كل 90 إلى 120 دقيقة.
نجح عرض توضيحي حديث في اختبار حمولة وحدة معالجة الرسومات من فئة H100 في الفضاء، وهو ما يمثل خطوة ملموسة نحو بنية تحتية للذكاء الاصطناعي في الفضاء.
من المهم أن نفهم أن رؤية مراكز البيانات المدارية لا تشمل مرافق واسعة النطاق في الفضاء.
بل هي عبارة عن طبقة معيارية شبكية من الأقمار الصناعية المصممة لأعباء العمل حيث يوفر المدار فوائد هيكلية مثل التعرض شبه المستمر للطاقة الشمسية للحصول على الطاقة، وبيئة حرارية سلبية للتبريد، وزمن انتقال أقل للاتصالات مما لو تم نشره في الفضاء السحيق، والقرب من الفضاء المولد البيانات و/أو المرونة الجيوسياسية.
كل هذا يعني أنه بالنسبة لأحمال العمل حيث تكون هذه العوامل أكثر أهمية من زمن الوصول بالميلي ثانية، فإن الأقمار الصناعية LEO توفر وسيلة لتجاوز الاختناقات الأرضية.
اللبنات الأساسية لمراكز البيانات المدارية
حتى مع تقدم الأجهزة، فإن نجاح مراكز البيانات المدارية يتطلب هندسة أنظمة صارمة تتضمن ستة عناصر مهمة:
1. الطاقة الشمسية المستمرة على نطاق واسع يمكن لبعض الأنظمة المدارية (مثل المدارات المتزامنة مع الشمس عند الفجر والغسق) أن توفر تعرضًا مستمرًا تقريبًا للشمس. ومع ذلك، للتعامل مع الكسوفات العابرة والعشوائية، هناك حاجة إلى ألواح شمسية ذات طاقة نوعية عالية ومقاومة للإشعاع وتخزين الطاقة المقاومة.
2. إدارة درجة الحرارة الفعالة حتى بالنسبة للأقمار الصناعية المضاءة بالطاقة الشمسية، هناك عدة دقائق من الظل خلال كل مدار، مما يؤدي إلى اختلاف في درجة الحرارة من +120 درجة مئوية إلى -250 درجة مئوية. ولذلك فإن إدارة الحرارة – سواء داخل القمر الصناعي أو عند إطلاق الحرارة في الفضاء – أمر بالغ الأهمية.
تصبح الإدارة الحرارية الفعالة، بما في ذلك توزيع الحرارة وكثافة الطاقة المحافظة والتخطيط الذكي للأحمال، هي مفتاح الكفاءة.
3. منصات حوسبة معيارية مرنة تعتبر تصلب الإشعاع والتكرار والتشغيل المستقل من المتطلبات الأساسية. لأن اقتصاديات الذكاء الاصطناعي تعتمد على الإيقاع المنتظم تحديث الأجهزة، تتطلب الأنظمة الأساسية مسارات ترقية ووحدات قابلة للاستبدال واستراتيجيات خدمة للحفاظ على معدلات استخدام عالية.
4. اتصالات الشبكة ذات النطاق الترددي العالي يجب أن يتم نقل البيانات بكفاءة من مراكز البيانات المدارية. بالنسبة للوحدات غير المستقرة بالنسبة إلى الأرض، هناك حاجة إلى وصلات بصرية بين الأقمار الصناعية لتبادل البيانات قبل إرسالها إلى الأرض. مطلوب أيضًا بوابات أرضية قوية وقابلة للتطوير لتلقي كميات كبيرة من البيانات بشكل آمن وتحليل المسارات بشكل آمن.
5. الوصول إلى الحمولات الثقيلة القابلة لإعادة الاستخدام لتقليل تكاليف الإطلاق تمثل تكاليف بدء التشغيل حاليًا حوالي 40% من إجمالي الاستثمار المطلوب.
إن أنظمة الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام مثل SpaceX’s Starship، والتي تستهدف أسعارًا أقل من 100 دولار للكيلوجرام الواحد مقارنة بالمعدلات التاريخية التي تتراوح بين 2000 دولار إلى 10000 دولار للكيلوجرام الواحد، تعمل على تغيير اقتصاديات مراكز البيانات المدارية بشكل أساسي، مما يجعل عمليات النشر واسعة النطاق قابلة للتطبيق تجاريًا.
6. التركيب والخدمة في المدار تتطلب مراكز البيانات المدارية الكبيرة تجميعًا آليًا للوحدات المعيارية وتحديث الأجهزة بشكل دوري. ويتطلب ذلك توحيد واجهات الإرساء والعمليات المستقلة لضمان قابلية التوسع. قد يساعد تقليل هذه الخدمات الموجودة في المدار على تقليل الوقت اللازم للوصول إلى السوق، ولكنه قد يزيد من عدد الأقمار الصناعية اللازمة.
كيف سيقبل المستخدمون الحوسبة المدارية
على الرغم من أنها تبدو وكأنها خيال علمي، إلا أن مراكز البيانات المدارية قد تبدو أكثر رؤية مما هي عليه في الواقع.
وبدلاً من الانتقال بالكامل إلى الفضاء، سيقوم المشغلون بإنشاء قناة بيانات جديدة (مماثلة لتلك القادمة إلى الولايات المتحدة). الاتصال المحمول مع OneWeb وStarlink وKuiper) واستخدام السعة المدارية فقط عندما تزيل اختناقًا أكبر مما تقدمه، لا سيما في ثلاثة مجالات:
- يمكن لمشغلي الأقمار الصناعية ومستخدمي الدفاع إجراء المعالجة المسبقة والاستدلال في المدار، مما يقلل من حجم الوصلة الهابطة مع تسريع عملية الاستهداف والإنذار والوعي الظرفي.
- توفير تخزين سيادي للأرشيفات الهامة وسجلات التدقيق غير القابلة للتغيير خارج الكوكب لتوفير حماية استثنائية للاستمرارية وأداء مقاوم للتلاعب.
- لأحمال عمل الحوسبة المجمعة التي تعطي الأولوية لتوفر الطاقة على وقت الاستجابة بالمللي ثانية.
فهم التحديات والفرص
في حين توفر مراكز البيانات المدارية فرصة كبيرة للذكاء الاصطناعي، لا تزال هناك قيود. بالنسبة للمبتدئين، يجب أن تتجاوز تكاليف الإطلاق، ووزن المنصة، ومعدلات الاستخدام، وأوقات التشغيل تكاليف التأخير الأرضي الناجم عن مشكلات الطاقة والمياه والتصاريح.
ثانيًا، ستحدد إدارة الأخطاء المستقلة وإدارة البيانات المهملة ومسارات الخدمة الموثوقة واستراتيجيات التحديث عدد المرات التي تحتاج فيها الأجهزة إلى التحديث وبالتالي التكلفة الفعالة لكل ساعة حوسبة.
ثالثا، توافر المدار، وتخصيص الطيف و وسيشكل إطار الأمن السيبراني سرعة التنفيذ، والجهات الفاعلة المسموح بها، والحدود التشغيلية. كما ذكرنا سابقًا، يمثل زمن الوصول مشكلة، مما يحد من أنواع أعباء العمل التي يمكن نشرها في الفضاء.
ربط مراكز البيانات الأرضية والمدارية
على نحو متزايد، لا تتعلق القيود المفروضة على صناعة مراكز البيانات بالتكنولوجيا. لن تزيل الحوسبة المدارية جميع الاختناقات، ولكنها توفر لأنواع معينة من أعباء العمل طريقة لتجنب طوابير الطاقة، والقيود الحرارية، والمواعيد النهائية عن طريق تحويل القيود المادية إلى فرص معمارية.
تقديم أداة الذكاء الاصطناعي النهائية.
تم إنشاء المقالة كجزء من توقعات TechRadar بروتعرض قناتنا أفضل وألمع العقول في صناعة التكنولوجيا اليوم.
الآراء الواردة هنا هي آراء المؤلف وليست بالضرورة آراء TechRadarPro أو Future plc. إذا كنت مهتمًا بالتعاون، يمكنك العثور على مزيد من المعلومات هنا: https://www.techradar.com/pro/perspectives-how-to-submit
