مشروع سانكاتشر من جوجل وصعود الذكاء الاصطناعي المداري

نقل الذكاء الاصطناعي إلى المدار

مع ازدهار الذكاء الاصطناعي، ظهرت عدة قيود على العرض. أولها وحدات معالجة الرسومات (GPUs)، حيث انتقلت هذه الأجهزة المتخصصة من استخدامها المحدود في الألعاب إلى اعتمادها على نطاق واسع في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي. ونتيجة لذلك، قامت شركة Nvidia (NVDA -0.7٪)لقد نمت الشركة الرائدة في هذا القطاع لتصبح أكبر شركة في العالم.

لكن ثمة قيد آخر يظهر: إمدادات الطاقة.

وذلك لأن مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي لم تعد تُقاس بقدرتها الحاسوبية، بل باستهلاكها للطاقة. ولهذا السبب تتسابق شركات الذكاء الاصطناعي لإعادة تشغيل محطات الطاقة النووية, تأمين النماذج الأولية الأولى للمفاعلات النووية الصغيرة أو تعمل الهيئات التنظيمية الحكومية على تسريع إجراءات الموافقة على محطات توليد الطاقة الجديدة التي تعمل بالغاز..

مع تزايد التهافت على إيجاد مصادر الطاقة لمراكز البيانات، تتجه الأنظار إلى خيار آخر: الطاقة الشمسية الفضائية.

إن إمكانية الحصول على إمدادات طاقة غير محدودة من الأقمار الصناعية المدارية هي أمر قمنا بتحليله بشكل موسع في "حلول الطاقة الفضائية لطاقة نظيفة لا نهاية لها".

لكن هذا المفهوم محدود دائمًا إلى حد ما بسبب الحاجة إلى تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، وتحويل هذه الكهرباء إلى موجات ميكروية لبثها مرة أخرى إلى الأرض، ثم تحويلها مرة أخرى إلى طاقة كهربائية.

يزيد هذا من تعقيد أقمار الطاقة الصناعية، ويتطلب بنية تحتية أرضية أكثر تطوراً، ويقلل بشكل كبير من كفاءة العملية، حيث أن كل عملية تحويل للطاقة تؤدي إلى خسائر. لذا، لا يمكن تطبيق هذا إلا من خلال عمليات إطلاق مدارية منخفضة التكلفة للغاية.

أو بدلاً من ذلك، إذا استُخدمت الطاقة مباشرةً في المدار، فسيكون ذلك أكثر كفاءةً بكثير وسيصبح مجدياً اقتصادياً في وقت أقرب، خاصةً إذا كان من السهل إعادة المنتج النهائي إلى الأرض.

لذا من الناحية النظرية، يمكن أن تكون مراكز البيانات في الفضاء هي الخيار الأمثل: فهي تحتاج إلى الكثير من الطاقة، لكن إرسال نتيجة الحسابات إلى الأرض أمر بسيط ولا يتطلب بنية تحتية جديدة، ولا يتسبب في فقدان الطاقة.

وانطلاقاً من هذه الفكرة، أعلنت شركة ألفابت/جوجل للتو "مشروع صائد الشمسكيف سيبدو نظام الحوسبة الذكية المدارية من الخارج؟

"استلهاماً من مشاريع جوجل الطموحة الأخرى مثل المركبات ذاتية القيادة والحوسبة الكمومية، بدأنا العمل على الأعمال التأسيسية اللازمة لجعل هذا المستقبل ممكناً يوماً ما."

نحن نستكشف كيف يمكن لشبكة مترابطة من الأقمار الصناعية التي تعمل بالطاقة الشمسية، والمجهزة برقائق الذكاء الاصطناعي الخاصة بنا (وحدة معالجة الموتر)، أن تستغل الطاقة الكاملة للشمس.

لماذا قد ينجح ذلك؟

أحد الأسباب الرئيسية لصعوبة استخدام الطاقة الشمسية في مراكز البيانات والذكاء الاصطناعي هو حاجتها إلى مصدر طاقة مستمر وموثوق. في المقابل، تتسم الطاقة الشمسية الأرضية بالتقطع وتتوقف عن العمل ليلاً.

لكن الألواح الشمسية الموجودة في المدار المناسب يمكنها إنتاج الطاقة على مدار الساعة دون أي انقطاع أو تذبذب في التيار. كما أن التعرض المباشر لأشعة الشمس يزيد من إنتاجية هذه الألواح بشكل كبير.

"الشمس هي المصدر النهائي للطاقة في نظامنا الشمسي، حيث تنبعث منها طاقة تفوق 100 تريليون ضعف إجمالي إنتاج الكهرباء للبشرية."

في المدار الصحيح، يمكن أن تكون الألواح الشمسية أكثر إنتاجية بما يصل إلى 8 مرات مما هي عليه على الأرض، وتنتج الطاقة بشكل شبه مستمر، مما يقلل الحاجة إلى البطاريات.

ومع ذلك، هناك حاجة إلى تطوير واختبار بعض التقنيات الرئيسية لكي تعمل أي عملية حسابية للذكاء الاصطناعي في المدار.

التحديات الرئيسية للذكاء الاصطناعي المداري

روابط عالية النطاق الترددي بين الأقمار الصناعية للذكاء الاصطناعي المداري

تُعد مراكز البيانات الحديثة معقدة للغاية، حيث تربط بين آلاف، أو حتى ملايين، من قطع أجهزة الحوسبة، مع متطلبات عالية للغاية فيما يتعلق بالاتصال والموثوقية.

بما أن قدرتنا على إرسال الأشياء إلى المدار لا تزال محدودة بالأجسام الصغيرة نسبياً، فإن أي مركز بيانات كبير نسبياً في الفضاء سيحتاج إلى أن يتكون من شبكة من الأقمار الصناعية التي تتواصل مع بعضها البعض.

لا توفر تقنية الربط بين الأقمار الصناعية الحالية (ISL) سوى معدلات بيانات تتراوح بين 1 و100 جيجابت في الثانية، وهو أقل بكثير من مئات الجيجابت في الثانية لكل شريحة التي توفرها تقنية الربط البصري بين الشرائح (ICI) منخفضة زمن الوصول من جوجل والمستخدمة حاليًا في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الخاصة بها.

بدلاً من ذلك، تقترح جوجل استخدام تقنية الإرسال والاستقبال بتقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM) الجاهزة للاستخدام التجاري (COTS).

يعمل هذا النظام عن طريق تخصيص طول موجي (لون) محدد وفريد ​​لكل إشارة ضمن طيف الأشعة تحت الحمراء. وبهذه الطريقة، يمكن للتلسكوب نفسه استقبال البيانات من عدة أقمار صناعية في وقت واحد.

المصدر جوجل

عندما تصبح المسافة قصيرة جدًا (على سبيل المثال، حوالي 10 كيلومترات لتلسكوب قطره 10 سم)، نجح نموذج تجريبي على نطاق المختبر باستخدام مكونات جاهزة في تحقيق نقل أحادي الاتجاه بسرعة 800 جيجابت في الثانية (1.6 تيرابت في الثانية ثنائي الاتجاه).

لذا من الناحية النظرية، توجد بالفعل تقنية جاهزة لهذا النوع من الكثافة في نقل البيانات بين أقمار مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي المدارية.

الأبراج المدارية

تحافظ معظم مجموعات الأقمار الصناعية عادةً على مسافة واسعة بين الأقمار الصناعية للحد من مخاطر الاصطدام والحفاظ على مسارات مدارية مثالية.

لكن التصميم الذي اقترحته جوجل لمشروع "سان كاتشر" يتطلب أن تكون مجموعة مراكز البيانات أقرب بكثير إلى بعضها البعض. على سبيل المثال، ستتجمع مجموعة من 81 قمراً صناعياً في كرة نصف قطرها كيلومتر واحد (3280 قدماً).

المصدر جوجل

تشير حسابات الشركة إلى أنه يمكن جعل مثل هذه الكوكبة مستقرة، حتى مع الأخذ في الاعتبار عدم استقرار المدار بسبب التداخل مثل السحب الجوي والإشعاع الشمسي وإشعاع التبريد وجاذبية القمر والأقمار الصناعية الأخرى وما إلى ذلك.

هذا يعني أنه على الرغم من أن الانحراف عن المدارات الصحيحة ليس ضئيلاً، إلا أنه يمكن التحكم فيه باستخدام تقنية الأقمار الصناعية التقليدية.

"بالنسبة لمجموعة على سبيل المثال كما هو موضح، فإن تعديل نسبة المحور إلى 2:1.0037 يمكن أن يقلل من انحراف J2 إلى أقل من 3 م/ث/سنة لكل كيلومتر من أقصى مسافة من المدار المرجعي."

وتشير الدراسة أيضًا إلى أنه ربما يكون هناك حد أقصى لحجم هذه الكوكبات، حيث ستبدأ الأقمار الصناعية في مرحلة ما بالتداخل مع بعضها البعض لالتقاط ضوء الشمس أو لإخراج الحرارة المهدرة.

المصدر جوجل

مدى تحمل الأجهزة للإشعاع

معظم أجهزة الحوسبة معرضة للإشعاع، حيث من المحتمل أن تحول الإشعاعات الكونية والشمسية بشكل عشوائي الرقم "1" إلى الرقم "0"، مما يتسبب في حدوث خطأ في الحساب.

في مشروع Suncatcher، تتطلع جوجل إلى استخدام وحدات معالجة الموترات (TPUs) الخاصة بها والتي تسمى تريليوم.

اختبروا مقاومة مادة تريليوم للإشعاع الفضائي بتعريضها لحزمة بروتونات طاقتها 67 ميغا إلكترون فولت، وذلك لاختبار تأثيرها من الجرعة المؤينة الكلية (TID) و تأثيرات الحدث الفردي (يرى).

من بين العناصر المختلفة لوحدة معالجة الطاقة Trillium TPU، أظهرت الأنظمة الفرعية للذاكرة ذات النطاق الترددي العالي (HBM) أكبر حساسية لـ TID.

كان HBM هو المكون الأكثر حساسية لـ SEE، والذي يتجلى بشكل أساسي في أخطاء ECC غير القابلة للتصحيح (UECCs).

لم تبدأ الأنظمة الفرعية (HBM) بإظهار أي خلل إلا بعد جرعة تراكمية قدرها 2 كيلوراد (سيليكون)، أي ما يقارب ثلاثة أضعاف الجرعة المتوقعة (في ظل الحماية) للمهمة التي تستغرق خمس سنوات. ولم تُعزى أي أعطال جسيمة إلى الجرعة الإشعاعية الكلية حتى الجرعة القصوى المختبرة البالغة 15 كيلوراد (سيليكون) على شريحة واحدة.

بشكل عام، كان هذا بمثابة مفاجأة، ويشير إلى أن وحدات المعالجة الحرارية الأرضية (TPUs) مقاومة بشكل ملحوظ للإشعاع، وهي مناسبة بشكل خاص لمراكز البيانات الفضائية.

الجدوى الاقتصادية

لذا يبدو أن التقنيات الحالية، من وحدات معالجة البيانات إلى الاتصالات عبر الأقمار الصناعية وإتقان ديناميكيات المدارات، كافية بالفعل لبناء مراكز البيانات في الفضاء، على الأقل عند اختيار التصميم الصحيح.

لكن بالطبع، لن يكون لهذا الأمر أهمية إلا إذا كانت مراكز البيانات هذه قادرة على المنافسة اقتصادياً مقارنة بمراكز البيانات الموجودة على الأرض.

تميل تحليلات الجدوى الاقتصادية السابقة للطاقة الشمسية الفضائية للاستخدام على الأرض إلى اعتبار 500 دولار/كجم إلى مدار النقل الثابت بالنسبة للأرض (GTO) كعتبة جدوى لمشاريع الطاقة المدارية، وهو ما يعادل 200 دولار/كجم تقريبًا إلى مدار الأرض المنخفض (LEO).

سيعتمد تحقيق هذا الهدف بشكل كبير على قدرة شركة سبيس إكس على زيادة الإنتاج وجدول إعادة إطلاق أكبر صاروخ لها حتى الآن، وهو صاروخ ستار شيب.

إذا استمر معدل التعلم - وهو ما يتطلب حوالي 180 عملية إطلاق لمركبة ستار شيب سنويًا - فقد تنخفض أسعار الإطلاق إلى أقل من 200 دولار/كجم بحلول عام 2035 تقريبًا.

عند هذا السعر، يمكن أن تصبح تكلفة إطلاق وتشغيل مركز بيانات فضائي قابلة للمقارنة تقريبًا بتكاليف الطاقة المعلنة لمركز بيانات أرضي مماثل على أساس الكيلوواط/السنة.

عموماً، يبدو أن الوصول إلى المدار يتطلب خفضاً كبيراً في التكاليف. ولكن إذا استمر مسار التكاليف على حاله في العقد الماضي في هذه التقنية، فإن هذا ليس بالأمر المستحيل.

خاتمة

من غير المرجح أن تصبح مراكز البيانات المدارية حقيقة واقعة قبل عام 2030-2035، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الحاجة إلى خفض تكاليف الإطلاق أولاً.

هذا لا يعني أن التجارب والاختبارات والنماذج الأولية لن تساهم في تقدم الفكرة أكثر قبل ذلك، كما يتضح من مشروع جوجل Suncatcher.

من المرجح أن شركات الذكاء الاصطناعي البارزة الأخرى مثل مايكروسوفت (MSFT -0.14٪)، أوبن إيه آي، ميتا (META -0.76٪)أو علي بابا (BABA -0.1٪) سيختبرون أيضاً نسختهم الخاصة من هذه الفكرة.

من المرجح أن تتحرك شركتان بسرعة في هذا المجال، وهما SpaceX، حيث أن إيلون ماسك هو أيضاً مالكها. xAIوأمازون (AMZN + 1.63٪)، حيث أن جيف بيزوس يأتي مباشرة بعد شركة سبيس إكس بشركته الفضائية الخاصة، بلو أوريجين.

الاستثمار في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي المدارية

مختبرات الكوكب

إلى جانب شركة ألفابت نفسها، تُعدّ شركة بلانيت لابز استثمارًا يركز على فكرة مراكز البيانات الفضائية. ويعود ذلك إلى أنها الشريك الذي اختارته جوجل للعمل معه في اختبار تقنية مشروع صن كاتشر.

"خطوتنا التالية هي مهمة تعليمية بالشراكة مع شركة بلانيت لإطلاق قمرين صناعيين نموذجيين بحلول أوائل عام 2027 لاختبار أجهزتنا في المدار، مما يمهد الطريق لعصر مستقبلي من الحوسبة واسعة النطاق في الفضاء."

تركز شركة بلانيت لابز حاليًا على أقمار مراقبة الأرض. وتمتلك الشركة أسطولًا يضم حوالي 200 قمر صناعي لتصوير الأرض، وهو الأكبر في التاريخ، حيث تقوم بتصوير كامل مساحة اليابسة على الأرض يوميًا.

تتميز هذه الصور بدقة عالية وتتضمن بيانات طيفية فائقة (الضوء المرئي + الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية)، مما يجعلها مفيدة في الجيوديسيا والزراعة والتأمين والتمويل والحكومات (بما في ذلك التطبيقات العسكرية).

ويمكن استخدامها للمراقبة، والاستجابة للكوارث (حرائق الغابات، والأعاصير، وما إلى ذلك)، والدفاع والاستخبارات، ورسم خرائط البنية التحتية، والكشف عن انبعاثات غاز الميثان، وما إلى ذلك.

المصدر مختبرات الكوكب

تقدم الشركة أسعارًا شفافة، مع اشتراكات مختلفة حسب المناطق الجغرافية التي تغطيها وعدد الكيلومترات المربعة المطلوبة. 90% من الإيرادات متكررة ومن عقود سنوية أو متعددة السنوات.

المصدر مختبرات الكوكب

سجلت شركة Planet Labs إيرادات بقيمة 245 مليون دولار في السنة المالية 2025، وهو ضعف ما كانت عليه في عام 2022 عندما بلغت 122 مليون دولار، مع تحقيق إيرادات قياسية في الربع الأول من عام 2026 وتحول الأرباح المعدلة قبل الفوائد والضرائب والإهلاك والاستهلاك إلى إيجابية لأول مرة في الربع الرابع من عام 2025.

وتشكل منطقة أمريكا الشمالية (45%) المصدر الأكبر للإيرادات، ويمثل قطاع الدفاع والاستخبارات أكثر من نصف الإيرادات.

المصدر مختبرات الكوكب

باعتبارها مزودًا موثوقًا للبيانات، يمكن لشركة Planet Labs الاستفادة من بعض الاتجاهات، بغض النظر عن المكان الذي تتجه إليه صناعة الفضاء:

• يمكنها ترخيص الصور لشركات الذكاء الاصطناعي، أو استخدامها بنفسها لتدريب الذكاء الاصطناعي الخاص بها، سواء من أجل مراقبة أفضل في الوقت الفعلي أو الحصول على رؤى جديدة.
• ستستفيد من حرب الأسعار بين مزودي خدمات الإطلاق مثل SpaceX و Relativity Space و Rocket Labs، مما يجعل صيانة واستبدال أسطول الأقمار الصناعية الخاص بها أرخص.
• وسوف تستفيد من اقتصاديات الحجم في تصنيع الأقمار الصناعية، مما يجعل النماذج الجديدة الأكثر قدرة أرخص، كما أظهرت مع الإضافة الأخيرة للبيانات الطيفية الفائقة إلى عروضها.
• ينبغي أن تسمح المركبات الإطلاقية الأكبر حجماً بتصميم أقمار صناعية أكبر حجماً وأكثر قدرة، مع عمر افتراضي أطول بكثير، حيث يتحدد ذلك في الغالب بحجم الوقود الذي يمكن للقمر الصناعي أن يحتويه ويستخدمه للحفاظ على مدار مستقر.

يبدو أنه سيتم إضافة الخبرة في إنشاء وتشغيل مركز بيانات الذكاء الاصطناعي المداري بالاشتراك مع جوجل في أقل من عامين.

بشكل عام، تُعدّ أسهم شركة بلانيت لابز خياراً استثمارياً مثيراً للاهتمام في ظلّ نموّ اقتصاد الفضاء، إلى جانب المكانة الواضحة لأسهم شركات الصواريخ مثل سبيس إكس (التي من المرجّح أن تطرح أسهمها للاكتتاب العام في عام 2026) أو روكيت لابز. (RKLB + 10.21٪).

(تستطيع اقرأ المزيد عن نموذج أعمال شركة بلانيت لابز ومستقبلها في تقريرنا الاستثماري المخصص للشركة.)