Die Erde kann künstliche Intelligenz (KI) bald nicht mehr aufrechterhalten. Google und NVIDIA werden gezwungen, in den Weltraum zu gehen, was am Ende Musk zugute kommt.

Gerade jetzt hat Google offiziell das Mondlandungsprojekt für Rechenzentren gestartet und plant, seine gesamte Rechenleistung in den Weltraum zu verlagern. Sie haben diesem Projekt auch einen coolen Namen gegeben: Project Suncatcher, das Projekt „Sonneneinfänger“.

Googles Idee ist einfach: Anstatt auf der Erde um die immer knapper werdenden Ressourcen zu kämpfen, sollte man direkt im Weltraum an die Sonnenenergie anschließen. Das Ziel dieses neuen Mondlandungsprojekts ist ebenfalls eindeutig: Eine erweiterbare, von Sonnenenergie angetriebene KI-Infrastruktur im Weltraum aufzubauen.

Vor ein paar Tagen haben OpenAIs CEO Altman und Microsofts CEO Satya Nadella in einer Podcast - Episode erklärt:

Mein Problem heute ist nicht die Verfügbarkeit von Chips; vielmehr fehlen mir genügend „warme Gehäuse“ (warm shells), um sie einzustecken.

Das klingt ziemlich nach Vorzeigehaftigkeit, schließlich dachten wir vor dieser KI - Welle immer, dass Rechenleistung alles sei.

Altman und Nadella

Aber wie Altman in der Sendung sagte, erfordert die Zukunft der KI vor allem einen Durchbruch in der Energieversorgung. Wenn man zu viele KI - Chips bestellt, aber die zugehörigen Rechenzentren und die Stromversorgung nicht mithalten, ist alles umsonst.

Wie unglaublich viel Strom KI verbraucht, lässt sich anhand der Daten der Internationalen Energieagentur (IEA) ablesen: Bis 2030 wird der Stromverbrauch der globalen Dateninfrastruktur voraussichtlich dem gesamten Stromverbrauch Japans entsprechen.

Es geht nicht nur um Strom, sondern auch um Wasser. Daten des Weltwirtschaftsforums zeigen, dass ein 1 - Megawatt - Rechenzentrum täglich so viel Wasser verbraucht wie etwa 1000 Einwohner eines entwickelten Landes.

Die maximale Leistung eines NVIDIA H100 - Chips kann erreichen

In den letzten fünf Jahren hat die Nachfrage nach Rechenzentren explodiert, aber die Wachstumsgeschwindigkeit hat die Planungsgeschwindigkeit für neue Stromerzeugungskapazitäten bei weitem übertroffen.

Um dasselbe Energieproblem zu lösen, plant Google, ein Satellitenkonstellation, die von Sonnenenergie angetrieben wird und mit Googles eigenentwickelten TPU - Chips (für Berechnungen, ähnlich wie GPUs von NVIDIA) ausgestattet ist, in den Weltraum zu schießen, um ein „orbitales KI - Rechenzentrum“ im Weltraum aufzubauen.

Ist der Weltraum wirklich billiger und effizienter als die Erde?

Warum der Weltraum? Googles Argumente sind einfach und direkt.

Achtfache Effizienz: Wenn die mit Chips ausgestatteten Satelliten auf der richtigen Umlaufbahn sind, ist die Effizienz der Solarmodule achtmal höher als auf der Erde.

Ununterbrochene 24/7 - Stromversorgung: Im Weltraum gibt es keine Nacht und keine Wolken, im Vergleich zu Solarmodulen auf der Erde kann kontinuierlich Strom erzeugt werden.

Musk schrieb in einem X - Beitrag, dass Weltraum - KI - Satelliten die Erde schützen können

Null Ressourcenverbrauch: Im Weltraum benötigen Rechenzentren keine begrenzten Landflächen der Erde und kein Wasser für die Kühlung.

Unternehmen wie Apple, Huawei, Tencent und China Mobile haben Rechenzentren in Guizhou errichtet. Bildquelle: Xinhua

Die Rechenzentren auf der Erde nähern sich immer mehr der Energiegrenze. In Island und Norwegen werden sie gebaut, um die Kälte auszunutzen; in der Wüste von Nevada wegen der Stromversorgung. In China befinden sich die Rechenzentren der meisten großen Unternehmen in Guizhou, Zhongwei in Ningxia usw., um sich von der Umwelt kühlen zu lassen.

Aber die Weltraumumgebung ist viel komplexer als die auf der Erde. Google hat in seiner Forschungsarbeit die derzeitigen Schwierigkeiten und die Lösungsansätze ausführlich beschrieben.

Google muss drei große Probleme lösen, um KI in den Weltraum zu bringen

Problem 1: Ein Weltraum - „LAN“?

Für die KI - Training werden riesige Mengen an Chips benötigt, die zusammenarbeiten müssen. Die Anforderungen an die Verbindungsbandbreite und die Latenz zwischen ihnen sind extrem hoch. Auf der Erde können wir Glasfaserkabel für die schnelle Datenübertragung nutzen, aber was im Weltraum?

Googles Lösung: Formationseflug + Laserkommunikation.

Sie planen, die Satelliten „sehr nahe beieinander“ zu fliegen, nur Kilometer oder sogar weniger voneinander entfernt.

In einer simulierten Konstellation von 81 Satelliten ist jeder Satellit mit einer Solarmodulanordnung, einem Strahlungskühlsystem und einem Hochgeschwindigkeits - optischen Kommunikationsmodul ausgestattet; der Abstand zwischen den Satelliten variiert nur zwischen 100 und 200 Metern.

In so geringem Abstand können sie über Freiraum - optische Kommunikation (FSO ISL, Free - Space Optical Inter - Satellite Links) miteinander verbunden werden. Google hat in seiner Arbeit angegeben, dass ihre Demonstration bereits eine bidirektionale Übertragungsrate von 1,6 Tbps erreicht hat.

Problem 2: Weltraum - „Strahlung“?

Die Weltraumumgebung ist extrem rauer. Während die Sonne Energie liefert, spritzt sie auch tödliche hochenergetische Teilchen (Strahlung) aus, was für Spitzenchips eine direkte Zerstörung bedeutet.

Bildquelle: NASA

Googles Lösung: Hart durchhalten.

Sie haben ihren eigenen Cloud TPU v6e (Trillium) - Chip in das Labor geschickt und ihn mit einem Protonenstrahl von 67 MeV beschossen.

Das Ergebnis war „überraschend strahlungshärte (surprisingly radiation - hard)“. Der empfindlichste Hochbandbreitenspeicher (HBM) des TPU zeigte erst nach einer Dosis von 2 krad(Si) Anzeichen von Fehlfunktionen, was fast das Dreifache der vorausgesagten Strahlungsdosis für eine fünfjährige Mission (750 rad(Si)) ist.

Das bedeutet, dass Googles TPU in der niedrigen Erdumlaufbahn fünf Jahre lang ohne dauerhafte Schäden betrieben werden kann.

Google plant, bis 2027 mit der Firma Planet zusammenzuarbeiten, um zwei Prototypensatelliten zu starten und die tatsächliche Betriebsumgebung zu testen.

Die offizielle Website der Firma Planet, die sich hauptsächlich mit der Analyse von Satellitenbildern und Erdbezogenen Daten befasst

Problem 3: Datenrückübertragung

Im Weltraum ist die Datenübertragung zwischen den GPUs schnell und effizient, aber wie können die Daten nach der Berechnung im Weltraum schnell auf die Erde zurückgesendet werden?

Dies ist eine große Herausforderung, die Google in seiner Arbeit eingestanden hat und die noch zu lösen ist.

Latenzproblem: Die von Google gewählte „dämmerungs - synchrone Umlaufbahn“ bietet zwar maximale Sonnenenergie, aber die Arbeit gibt zu, dass dies die Latenz zu einigen Erdbereichen erhöhen wird.

Bandbreitenbegrenzung: Der bisherige Höchstwert für die optische Kommunikation zwischen Erde und Weltraum wurde von der NASA im Jahr 2023 mit 200 Gbps erreicht.

200 Gbps klingt schnell, aber für ein Weltraum - KI - Rechenzentrum reicht diese Bandbreite bei weitem nicht aus.

Aber über all diesen technischen Herausforderungen (LAN, Strahlung, Kommunikation mit der Erde) liegt noch ein grundlegendes und tödliches Hindernis, das entscheidet, ob es sich lohnt, all diese Probleme zu lösen: Die Kosten für den Weltraumflug.

Dies war einst das größte Hindernis. Ein Kilogramm Material in den Weltraum zu bringen, war einst teurer als ein Kilogramm Gold.

Vergleich der Startkosten einer Reihe von Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn

Google hat in seiner Arbeit berechnet, dass wenn die Startkosten von SpaceX auf $200/kg sinken können (voraussichtlich um 2035), die spezifischen Leistungskosten des Weltraum - Rechenzentrums denen von Rechenzentren auf der Erde entsprechen können, etwa $810/kW/Jahr, was genau mit dem Bereich von $570 - 3000/kW/Jahr für Rechenzentren in den Vereinigten Staaten übereinstimmt.

Mit anderen Worten, wenn die Raketen billig genug werden, ist der Weltraum besser geeignet für die Errichtung von Rechenzentren als die Erde.

Aber in der Realität ist der aktuelle Startpreis mehr als zehnmal höher als dieser ideale Preis.

Wer kann dies ermöglichen? SpaceX

Google hat in seiner Arbeit explizit die Lernkurvenannahme von SpaceX übernommen: Wenn die Gesamtstartmasse verdoppelt wird, sinken die spezifischen Startkosten um 20%.

Seit dem ersten erfolgreichen Start der Falcon 1 von SpaceX hat sich die Nutzlastmasse in Abhängigkeit von verschiedenen Raketenkategorien, basierend auf den niedrigsten erreichten Preisen, allmählich verändert

Von der Falcon 1 bis zur Falcon Heavy hat SpaceX die Startkosten von $30000/kg auf $1800/kg gesenkt; das Ziel der Starship ist es, bei einer zehnfachen Wiederverwendbarkeit auf $60/kg zu sinken und im Extremfall auf $15/kg.

Das bedeutet, dass SpaceX sehr wahrscheinlich die Firma sein wird, die das wirtschaftliche Modell von Googles Weltraum - Rechenzentrum stützt.