وقتی داده از زمین جدا می شود آینده هوش مصنوعی در فضا!
به گزارش ابزار اپل، یکی از نوآورانه ترین راهکار ها برای مواجهه با مصرف روز افزون انرژی و آلودگی زیست محیطی مراکز داده هوش مصنوعی، انتقال بخشی از زیرساخت پردازشی به مدار زمین است.
به گزارش ابزار اپل به نقل از مهر؛ در دهه اخیر، مراکز داده بعنوان ستون فقرات زیرساخت دیجیتال جهانی به یکی از حیاتی ترین اجزای تمدن دیجیتال بدل شده اند. این مراکز نه فقط بستر اصلی ذخیره و پردازش داده های شبکه های اجتماعی، خدمات ابری و تجارت الکترونیک هستند، بلکه زیرساخت بنیادین سیستم های هوش مصنوعی و یادگیری عمیق را هم می سازند. رشد نمایی اینترنت اشیا، افزایش حجم داده ها و نیاز به تحلیل لحظه ای اطلاعات سبب شده است که میزان داده های تولیدی بشر در هر شبانه روز به چندین زتابایت برسد. چنین رشدی نیازمند توان پردازشی عظیم و شبکه ای جهانی از مراکز داده است که به شکل شبانه روزی فعال باشند. اما این گسترش بی وقفه هزینه های سنگینی همچون مصرف بی رویه انرژی الکتریکی، انتشار حرارت و دی اکسید کربن و تخریب محیط زیست در مقیاس کلان در پی دارد. پژوهش های آژانس بین المللی انرژی نشان میدهد که تنها خنک سازی مراکز داده بزرگ در مناطق گرمسیری، سهم قابل توجهی از مصرف برق شهری را تشکیل می دهد. در این شرایط، محدودیت منابع و دغدغه پایداری زیست محیطی، مهندسان را به جست وجوی انتخابهای رادیکال تر سوق داده است. یکی از نوآورانه ترین راهکار ها در این مورد، انتقال بخشی از زیرساخت پردازشی به مدار زمین محسوب می شود؛ ایده ای که تا همین اواخر در بین داستان های علمی تخیلی جای داشت اما امروز با پیشرفت فناوری پرتاب، انرژی خورشیدی فضایی و رباتیک، درحال تبدیل شدن به یکی از جدی ترین انتخابهای مهندسی آینده است.
بحران انرژی و محدودیت زیرساخت های زمینی
مراکز داده زمینی اکنون در نقطه ای بحرانی از تلاقی تقاضا و ظرفیت قرار دارند. از یک سو رشد تصاعدی مدلهای هوش مصنوعی و نیاز به توان پردازشی عظیم، تقاضا برای ساخت مراکز داده جدید را به سرعت افزایش داده است و از طرف دیگر محدودیت انرژی، فضا و منابع خنک کننده مانعی جدی در راه این توسعه به شمار می آیند. گزارش های آژانس بین المللی انرژی نشان میدهد که در سال ۲۰۲۳ حدود ۱ تا ۱.۵ درصد از کل انرژی مصرفی جهان به مراکز داده اختصاص یافته و در صورت ادامه روند فعلی، این سهم تا پایان دهه به بالای دو برابر افزایش خواهد یافت. فشار بر شبکه های برق در ایالات متحده و اروپا حال به حدی رسیده است که برخی مناطق وادار به اعمال محدودیت های زمانی برای مصرف برق مراکز داده شده اند. تنها در بریتانیا، غول های فناوری مانند گوگل، مایکروسافت و آمازون بیشتر از ۲۰ میلیارد پوند برای گسترش زیرساخت های پردازش ابری و هوش مصنوعی سرمایه گزاری نموده اند تا بتوانند پاسخگوی افزایش بی وقفه نیاز به پردازش داده باشند. از طرفی، ساخت هر مرکز داده در مقیاس بالا، نیازمند ده ها هزار متر مربع زمین و میلیونها لیتر آب در سال برای سیستم های خنک کننده است. در کشورهایی با اقلیم خشک، این مصرف گسترده آب باعث نگرانی های زیست محیطی و تنش های محلی شده است. علاوه بر این، تمرکز مراکز داده در مناطق خاص موجب ایجاد نابرابری جغرافیایی در دسترسی به توان پردازشی می شود و فشار مضاعفی بر زیرساخت های شهری و شبکه های برق وارد می نماید. از این منظر، محدودیت انرژی و فضا نه فقط مانعی فنی، بلکه مسئله ای راهبردی در آینده حکمرانی داده بحساب می آید.
فضا بعنوان مرز جدید زیرساخت دیجیتال
در چنین شرایطی، شرکتهای فناوری غربی همچون «Lumen Orbit» در ایالات متحده و پروژه اروپائی «Ascend»، مسیر جدیدی را در پیش گرفته اند و در عمل گام نخست را در تحقق رؤیای توسعه مراکز داده فضایی برداشته اند. انتقال زیرساخت های پردازشی به مدار پایین زمین، مفهومی راهبردی است که می تواند خیلی از محدودیت های زمین پایه را برطرف کند. فضا مزیت های بالقوه ای دارد که بر روی زمین دست نیافتنی هستند. انرژی خورشیدی مداوم و بدون وقفه، امکان خنک سازی طبیعی در خلأ، فقدان محدودیت های زیست محیطی و رهایی از فرایندهای زمان بر اداری همچون مجوزهای ساخت، همچون عواملی هستند که می توانند این مراکز را به زیرساخت هایی پایدار، کم هزینه و مقیاس پذیر بدل نمایند. شرکت آمریکایی «Lumen Orbit» درحال توسعه نمونه اولیه ای است که مقرر است امسال در مدار زمین آزمایش شود. این سامانه از نظر عملکردی، یک مرکز داده مستقل مداری است که داده های خام دریافتی از ماهواره های رصدی و مخابراتی را با بهره گیری از الگوریتم های هوش مصنوعی فشرده سازی و تحلیل می کند تا حجم داده های انتقالی به زمین به میزان قابل ملاحظه ای کم شود. بدین ترتیب، نه فقط کارآیی ارتباطات فضایی افزایش خواهد یافت بلکه مصرف پهنای باند زمینی هم بهینه می شود. در سوی دیگر، پروژه اروپائی «Ascend» که تحت حمایت شرکت دفاعی فرانسوی «Thales» اجرا می شود، یکی از جامع ترین مطالعات مهندسی در زمینه مراکز داده فضایی را به انجام رسانده است. نتایج این مطالعه ۱۸ ماهه نشان داده که در صورت کاهش ده برابری انتشار کربن ناشی از پرتاب موشک ها، این طرح از نظر اقتصادی و زیست محیطی قابل توجیه است. این پروژه می خواهد در یک افق ۲۵ ساله، ظرفیت پردازشی معادل یک گیگاوات را در مدار زمین مستقر کند که در مقیاس جهانی، گامی بزرگ در راستای ایجاد نسل جدیدی از زیرساخت های دیجیتال مبتنی بر انرژی خورشیدی فضایی به شمار می آید. همین طور تحلیل های انجام شده درباره ی پروژه «Ascend» نشان میدهد که استقرار چنین مراکزی می تواند به کاهش فشار بر شبکه های برق زمینی اروپا و بهبود توازن انرژی در صنعت داده منجر شود و از نظر امنیت داده، با تشکیل یک شبکه توزیع شده مداری، سطح جدیدی از تاب آوری سایبری جهانی را شکل دهد.
چالش های فنی و مهندسی: از پرتاب تا نگهداری
با وجود مزایای آشکار، چالش های فنی، اقتصادی و ایمنی این طرح عظیم آنرا به پروژه ای از جنس ماموریت های بلندپروازانه و دور از ذهن بدل کرده است. نخست، هزینه پرتاب محموله های سنگین به مدار بازهم خیلی بالا است. هرچند شرکت هایی مانند «SpaceX» و «Blue Origin» با بهره گیری از فناوری های پرتاب چندبار مصرف و طراحی موتورهای سوخت ترکیبی توانسته اند هزینه هر کیلوگرم محموله را از بیشتر از ۲۰ هزار دلار در دهه گذشته به کمتر از 3000 دلار کاهش دهند، اما برای استقرار یک مرکز داده کامل که صدها تن وزن دارد هنوز میلیاردها دلار هزینه ضروری است. دوم، تأخیر ذاتی در ارتباطات میان زمین و مدارهای بالا که در حدود چند صد میلی ثانیه است، بر کارآیی تبادل داده و خدمات بلادرنگ اثر می گذارد. شبکه های ماهواره ای مانند استارلینک با تشکیل صورت بندی های عظیم در مدار پایین، تا حدی این شکاف را کاهش داده اند، اما برای پشتیبانی از عملیات حساس هوش مصنوعی با نیاز به واکنش فوری، این تأخیر بازهم مسئله ای کلیدی است. سوم، تهدیدات طبیعی فضا همچون اشعه های خورشیدی، طوفان های ژئومغناطیسی و برخورد با زباله های مداری خطر جدی برای پایداری عملیات محسوب می شوند. برآورد می شود که بیشتر از ۳۰ هزار قطعه زباله بزرگ تر از ده سانتی متر در مدار زمین وجود دارد که برخورد هر یک از آنها می تواند باعث از کار افتادن کامل تأسیسات شود. برای مواجهه با این تهدیدها، استفاده از سپرهای چندلایه، طراحی مدارهای پویا و سیستم های شناسایی خودکار در دست توسعه است. افزون بر این، تعمیر و نگهداری چنین تأسیساتی بدون حضور انسان در مدار، مستلزم اتکا به روبات های تخصصی و سیستم های خودکار تعمیراتی است که باید قادر به انجام وظایفی چون تعویض ماژول ها، تنظیم آنتن ها و تعمیر مدارهای الکترونیکی در شرایط تابش بالا باشند. با توجه به چالش های ذکر شده، می توان نتیجه گرفت که این فناوری هنوز در مراحل آزمایشی است و توسعه آن به سرمایه گذاری کلان و همکاری میان صنعت هوافضا و بخش هوش مصنوعی نیاز دارد. بالاخره، بازیافت قطعات مستعمل، دفع ایمن زباله های فضایی و بازگرداندن ماژول های غیرفعال به مدار پایین، خود چالش های محیطی و فنی تازه در مقابل صنعت فضایی نوظهور داده به شمار می آیند.
آینده راهبردی و نقش اقتصاد فضایی
به زعم خیلی از کارشناسان، این ایده پیوندی میان تحول دیجیتال، اقتصاد فضایی و آینده حکمرانی فناوری بوجود می آورد. مراکز داده فضایی نه فقط یک پروژه فناورانه بلکه بخشی از بازآرایی ساختار قدرت در عصر داده محسوب می شوند، چونکه کنترل زیرساخت پردازش در مدار می تواند توازن نفوذ فناورانه میان دولت ها و شرکتهای بزرگ را تغییر دهد. جف بزوس، بنیان گذار آمازون و شرکت فضایی «Blue Origin»، بر این باور است که در بازه زمانی ۱۰ تا ۲۰ سال آینده، مراکز داده گیگاواتی در مدار زمین قرار خواهند گرفت و از نظر راندمان، هزینه و پایداری، بر تمامی مراکز زمینی غلبه خواهند کرد. او استدلال می کند که انرژی خورشیدی پیوسته در مدار، نه فقط می تواند محدودیت های تولید انرژی در زمین را برطرف کند بلکه امکان آموزش مستمر خوشه های عظیم هوش مصنوعی را بدون تحمیل فشار بر شبکه های برق ملی فراهم خواهد آورد. از دید او، فضا بستری است که در آن انرژی بی وقفه و پاک در دسترس می باشد، شرایط محیطی برای خنک سازی طبیعی بهینه است و اتصال میان منظومه های ماهواره ای می تواند شبکه ای جهانی از مراکز داده مداری ایجاد نماید. بزوس طی روزهای اخیر در سخنرانی خود در هفته فناوری ایتالیا توضیح داد همان گونه که ماهواره های هواشناسی و ارتباطی طی نیم قرن گذشته بنیان اقتصاد جهانی اطلاعات را شکل دادند، نسل جدید ماهواره ها و ایستگاه های پردازشی هم می توانند شالوده اقتصاد داده و هوش مصنوعی را از زمین به مدار منتقل کنند. به باور او، این تحول نه فقط گامی فناورانه بلکه جهشی تمدنی است که در آن فضا به سکوی اصلی توسعه صنعت داده، آموزش مدلهای هوش مصنوعی و حتی تولید انرژی دیجیتال تبدیل خواهد شد. به زعم خیلی از کارشناسان، چنین دیدگاهی، آغازگر عصر جدیدی از رقابت برای تصاحب مدارهای پردازشی و منابع انرژی خورشیدی فضایی است که ابعاد ژئوپلیتیکی آن در دهه های آتی نمود بیشتری خواهد یافت.
الزامات حکمرانی و پرسش های سیاستی
تحقق چنین چشم اندازی مستلزم هم گرایی مجموعه ای پیچیده از فناوری های نوپدید و چارچوب های سیاستی هماهنگ است. در گام نخست، کاهش هزینه پرتاب و افزایش ظرفیت حمل محموله های سنگین به مدار، کلید اصلی موفقیت پروژه های مراکز داده فضایی است. توسعه موشک های چندبار مصرف، سیستم های پیشران الکتریکی و فناوری های پرتاب با سوخت کم کربن، می تواند مسیر استقرار اقتصادی این مراکز را هموار کند. در گام دوم، طراحی سیستم های خنک کننده زگار با شرایط خلاء و مدارهای حرارتی با قابلیت تنظیم خودکار برای پیشگیری از نوسان دما در محیط فاقد جو، از اهمیت حیاتی برخوردار است، چونکه کنترل حرارت در شرایط خلأ، چالشی مهندسی و ایمنی است که تابحال تنها در ایستگاه های فضایی در مقیاس کوچک آزمایش شده است. از طرفی، طراحی مدارهای امن و هوشمند برای پیشگیری از تراکم مداری و برخورد با زباله های فضایی، نیازمند همکاری چندجانبه میان نهادهای بین المللی است. همین طور مدیریت زباله های مداری و تدوین مقررات الزام آور برای پاک سازی آنها، بخشی از الزامات آینده حکمرانی فضایی خواهد بود. در این راستا، حالا نیاز فوری به تدوین چارچوب های حقوقی نوین برای اختصاص مدارها، بهره برداری از انرژی خورشیدی فضایی و تضمین امنیت داده ها در خارج از جو احساس می شود. مسایل مربوط به مالکیت داده، حریم خصوصی، امنیت سایبری و کنترل زیرساخت های حیاتی در فضا هم می تواند به مناقشه ای ژئوپلیتیکی تبدیل گردد. افزون بر این، پرسش های اخلاقی درباره ی حق بهره برداری از منابع طبیعی فضا، آثار زیست محیطی پرتاب های مکرر و نابرابری دسترسی کشورها به زیرساخت های مداری، بُعد جدیدی از این چالش جهانی را آشکار می کند.
جمع بندی: گامی میان واقعیت و رؤیا
بالاخره، می توان نتیجه گرفت که مراکز داده فضایی دیگر فقط یک آرزو یا خیال پردازی مهندسی نیستند، بلکه پاسخی بالقوه به بحران رو به تشدید انرژی دیجیتال و فشار زیست محیطی زیرساخت های پردازشی فعلی محسوب می شوند. این مراکز می توانند از ترکیب خودکفایی انرژی با بهره گیری از منابع خورشیدی مداوم، حذف نیاز به خنک سازی سنتی و کاهش ردپای کربنی شبکه های عظیم هوش مصنوعی، الگویی تازه از پایداری فناورانه عرضه کنند. از نظر اقتصادی هم استقرار چنین مراکزی می تواند وابستگی صنعت داده به زیرساخت های زمینی پرهزینه را کم کند و ظرفیت پردازش در مقیاس جهانی را بدون فشار مضاعف بر شبکه های برق ملی افزایش دهد. در عین حال، تحقق این چشم انداز مستلزم عبور از مجموعه ای از موانع فنی و سیاستی است. پرتاب پایدار و کم هزینه به مدار، نگهداری تجهیزات در مقابل تابش های کیهانی، اطمینان از امنیت سایبری داده ها در محیط خارج از جو و ایجاد رژیم حقوقی جدید برای بهره برداری از مدارها، چالش هایی هستند که هنوز پاسخ قطعی نیافته اند. آینده زیرساخت های هوش مصنوعی، احتمالا در فراسوی ابرها رقم خواهد خورد، جایی که فضا نه فقط میدان رقابت قدرت ها بلکه سکوی جدیدی برای تعریف مجدد معماری داده جهانی و اقتصاد دانش است.
منبع: ابزار اپل
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب