Wenn man die AI-Datenzentren in den Himmel bringt, ist es eher ein Showstück als eine schwarze Technologie.

Wenn es um die Fähigkeit geht, Geschichten zu erzählen, dann muss man sich die Venture-Capital-Szene in Silicon Valley ansehen. Kürzlich hat das von NVIDIA unterstützte Startup Starcloud für Weltraumrechnungen Geschichte geschrieben, indem es erstmals erfolgreich ein künstliches Intelligenzmodell im Weltraumorbit trainiert und ausgeführt hat.

Laut einer Meldung von CNBC hat Starcloud auf Basis des mit H100 ausgestatteten Satelliten Starcloud-1 erfolgreich das Open-Source-Modell Gemma von Google im Weltraum betrieben und mit dem mit Shakespeare-Werken trainierten NanoGPT eine Nachricht im Shakespeare-Stil an die Erde gesendet: "Hallo, Erdlinge! Oder, wie ich es lieber sagen würde - Ihr seid eine faszinierende Ansammlung aus Blau und Grün. Mal sehen, was für Wunder wir in Eurer Welt von hier aus entdecken können."

Der CEO von Starcloud, Philip Johnston, erklärte: "Space AI" ist kein Hype. Das Ziel des Unternehmens ist es, die Energiekosten eines Orbit-Datenzentrums um das Zehnfache niedriger zu halten als die eines Erddatenzentrums. Laut Angaben soll der Betrieb von Starcloud-1 im Orbit die Machbarkeit der Erstellung von Weltraumdatenzentren, insbesondere für Modelle, die große Rechencluster erfordern, überprüfen.

Tatsächlich ist Starcloud nur der erste, der sich für die Installation von KI im Weltraum entschieden hat. Der CEO von Google, Sundar Pichai, sagte in einem Interview mit Fox News, dass Google bald damit beginnen werde, Weltraum-KI-Datenzentren zu bauen und im Anfang 2027 den ersten Schritt in diese Richtung unternehmen werde. Er fügte hinzu: "Eines unserer großen Ziele ist es, eines Tages Datenzentren im Weltraum zu errichten, um die Sonnenenergie besser nutzen zu können. Die Energie der Sonne ist 100 Billionen Mal größer als die gesamte aktuelle Energieproduktion der Erde."

Elon Musk, der SpaceX besitzt, ist ebenfalls von Weltraum-KI-Datenzentren fasziniert. Er hat klar gemacht, dass er die Anzahl der Starlink-V3-Satelliten mit Hochgeschwindigkeits-Laserverbindungen erweitern werde und innerhalb von 4 bis 5 Jahren über Starship die Installation von Datenzentren mit einer Leistung von 100 Gigawatt (GW) pro Jahr abschließen werde.

Dann stellt sich die Frage: Warum richten diese Silicon Valley-Unternehmen ihren Blick in den Weltraum?

Tatsächlich liegt der Grund, warum diese Silicon Valley-Startups und Technologiekonzerne in den Weltraum blicken, auf der Hand: Sie wollen das Energieproblem lösen. In diesem KI-Wettlauf stehen die beiden Seiten des Pazifiks vor völlig unterschiedlichen Herausforderungen. In China wissen wir alle, dass die rückständige Halbleiterindustrie, insbesondere bei fortschrittlichen Fertigungsprozessen und GPU-Designs, die chinesischen KI-Anbieter an der Rechenleistung hindert. Auf der anderen Seite des Ozeans fehlt es in den USA an ausreichender Infrastrukturinvestition, da es dort an Strommangel leidet.

"Wenn Sie nicht genug Strom zur Verfügung stellen können, müssen Sie Ihre Chips einfach im Lager lagern", so Pichai in einem Podcast, als er die Notwendigkeit der Errichtung von Weltraumdatenzentren erläuterte. Es sei ein Irrtum zu denken, dass KI nur aus Code, Algorithmen und Modellen bestehe. Tatsächlich sei es ein wahres "Stromfresser".

ChatGPT verbraucht zur Bearbeitung von 200 Millionen Anfragen pro Tag 500.000 Kilowattstunden Strom, was der täglichen Stromverbrauch einer kleinen amerikanischen Stadt entspricht. Laut Schätzungen der US-amerikanischen Energieinformationsbehörde (EIA) wird der Strombedarf der globalen KI-Datenzentren (AIDC) im Jahr 2030 347 GW betragen. Ohne Strom würden die von den Technologiekonzernen mit Billionen von Dollar trainierten KI-Modelle und die errichteten KI-Datenzentren zu einfachem Schrott werden.

Wer sich für die Trends in der Technologiebranche interessiert, wird sich wahrscheinlich an die Investitionen amerikanischer Technologiekonzerne in die Bau von Kernkraftwerken im Frühjahr dieses Jahres erinnern. Der Grund dafür ist, dass das amerikanische Stromnetz noch aus dem vergangenen Jahrhundert stammt, weshalb sie sich gezwungen sehen, sich der Kernenergie zuzuwenden. Doch sowohl der Bau neuer Kernkraftwerke als auch die Wiederaufnahme der Betriebsführung von geschlossenen alten Kernkraftwerken stoßen auf das Problem der Umweltfreundlichkeit.

Deshalb richten diese Technologiekonzerne ihren Blick in den Weltraum. Da es keine Wolken gibt, ist die Stromerzeugung pro Flächeneinheit von Sonnenkollektoren in einer sonnensynchronen Umlaufbahn fünf Mal höher als auf der Erde. Beispielsweise kann ein Quadratmeter Galliumarsenid-Sonnenkollektor im Weltraum 300 Watt Strom liefern, auf der Erde jedoch höchstens 60 Watt.

An dieser Stelle mag sich manche Leute fragen, warum chinesische Anbieter nicht in die Weltraum-KI-Datenzentren investieren. Das liegt nicht an mangelnder chinesischer Weltraumfähigkeit, sondern an zwei fast unlösbaren Problemen: Wärmeableitung und Strahlungsschutz.

Die durchschnittliche Temperatur im Weltraum in der Nähe der Erdumlaufbahn beträgt minus 120 Grad Celsius. Der Weltraum ist fast ein perfektes Vakuum, und Wärme wird hauptsächlich durch Strahlung übertragen, nicht durch Luftkonvektion oder Wärmeleitung durch ein Medium.

Aufgrund der geringen Wärmeübertragungseffizienz haben Satelliten im Weltraum nicht nur Sonnenkollektoren, sondern auch spezielle Strahlungskühlerplatten zur Wärmeableitung. Ein Weltraumdatenzentrum mit einer Leistung von 1 GW würde Strahlungskühlerplatten mit einer Fläche von 200.000 Quadratmetern benötigen, die ein Gewicht von über 1.000 Tonnen hätten. Selbst wenn man die maximale Nutzlast von 150 Tonnen pro Starship-Abschuss von SpaceX berücksichtigt, würde dies 10 Abschüsse erfordern, um das gesamte Kühlsystem zusammenzubringen.

Die gefährlichste Herausforderung für Weltraum-KI-Datenzentren ist jedoch die Single-Event Upset (SEU), die durch energiereiche Teilchen verursacht wird. Das bedeutet, dass die Potentialzustände von Elektronikbauteilen durch die Bestrahlung mit kosmischer Strahlung umschalten, wodurch eine "0" in eine "1" oder eine "1" in eine "0" umgewandelt wird. Obwohl SEU keine physischen Schäden an den Chips verursacht, kann es zu Änderungen in den binär gespeicherten Daten führen und somit zu Rechenfehlern.

Während SEU auf Privatcomputern und Mobiltelefonen unbedeutend ist, kann ein kleiner Fehler bei der Matrixmultiplikation auf einem GPU die Rechenergebnisse stark verfälschen. Deshalb werden in Weltraumsystemen oft Chips mit "veralteten" Fertigungsprozessen wie 90 nm oder 130 nm anstelle von fortschrittlichen 2-nm-Prozessen verwendet.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Weltraum-KI-Datenzentren wie das von Starcloud solange nur Showstücke sind und wenig praktische Bedeutung haben, bis die beiden großen Hindernisse der Wärmeableitung und des elektromagnetischen Schutzes überwunden sind.

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account "3e Life" (ID: IT-3eLife), geschrieben von 3e Teammitglied und mit Genehmigung von 36Kr veröffentlicht.