IA spatiale : la prochaine frontière du cloud à grande échelle

Pourquoi l'infrastructure de l'IA se déplace vers l'orbite

Avec l'essor de l'IA, plusieurs contraintes d'approvisionnement sont apparues. La première concerne les GPU, dont le matériel spécialisé, initialement destiné aux jeux vidéo, est désormais adopté massivement par les centres de données d'IA. Par conséquent, Nvidia (NVDA + 1.02%), leader du secteur, est devenue la plus grande entreprise du monde.

Mais une autre limitation devient le principal problème : l’approvisionnement en énergie.

En effet, les centres de données d'IA sont désormais mesurés non plus par leur puissance de calcul, mais par leur consommation énergétique. C'est pourquoi Les entreprises spécialisées en IA s'efforcent de redémarrer les centrales nucléaires., sécuriser les premiers prototypes SMR, ou Les autorités de réglementation de l'État accélèrent le processus d'approbation des nouvelles centrales électriques au gaz..

Face à l'intensification de la course à l'énergie pour les centres de données, les regards se tournent vers une autre option : l'IA spatiale, donnant un tout nouveau sens physique à l'expression « informatique en nuage ».

La possibilité d'un approvisionnement énergétique illimité à partir de satellites orbitaux est un sujet que nous avons déjà largement analysé dans «Solutions énergétiques spatiales pour une énergie propre sans fin. »

Mais ce concept est toujours quelque peu limité par la nécessité de convertir l'énergie solaire en électricité, de transformer cette électricité en micro-ondes pour la renvoyer sur Terre, puis de la reconvertir en électricité.

Cela accroît la complexité des satellites de production d'énergie, exige davantage d'infrastructures au sol et réduit considérablement l'efficacité du procédé, chaque conversion en une forme d'énergie différente engendrant des pertes. Une telle solution ne serait probablement viable qu'avec des lancements orbitaux à très bas coût.

En revanche, si l'énergie était utilisée directement en orbite, ce serait beaucoup plus efficace et deviendrait économiquement viable plus rapidement, surtout si le « produit » final pouvait être facilement renvoyé sur Terre.

En théorie, les centres de données dans l'espace pourraient être la solution idéale : ils nécessitent beaucoup d'énergie, mais le renvoi des résultats des calculs sur Terre est trivial, ne requiert aucune nouvelle infrastructure et n'entraîne aucune perte d'énergie.

L'idée n'est pas seulement théorique ; par exemple, Alphabet/Google vient d'annoncer «Projet Suncatcher, un prototype de système de calcul d'IA orbital que nous avons présenté dans «Le projet Suncatcher de Google et l'essor de l'IA orbitale. »

Alors, cela pourrait-il fonctionner, et pourquoi cela pourrait-il constituer la prochaine étape dans la construction d'une infrastructure d'IA ?

La collision de deux tendances

Résolution de la contrainte de puissance terrestre

Les besoins énergétiques pour alimenter la civilisation humaine sont plus importants que jamais, et la commercialisation des LLM n'a fait qu'accroître la nécessité de nouvelles installations de production d'électricité. À ce jour, la plupart des nouvelles installations de production d'électricité sont basées sur l'énergie solaire.

Source: ARK Investir

Cependant, cela pose problème pour les réseaux électriques terrestres, car l'énergie solaire ne produit d'électricité que lorsque le soleil brille, ce qui entraîne une production moindre par temps nuageux, en hiver ou en soirée. À l'inverse, les sources énergivores comme les centres de données d'IA nécessitent un approvisionnement continu en énergie, avec des pics de consommation souvent observés en soirée et en hiver.

En théorie, on pourrait résoudre ce problème grâce à un stockage d'énergie bon marché, comme les parcs de batteries à grande échelle. Mais en pratique, cela annule nombre des avantages de l'énergie solaire en tant que source d'énergie verte et moins coûteuse.

Source: ARK Investir

ARK Invest estime que les investissements dans la production d'électricité devront doubler d'ici 2030 pour atteindre environ 10 2 milliards de dollars afin de répondre à la demande mondiale. Parmi ces investissements, le déploiement de systèmes de stockage d'énergie stationnaires devra être multiplié par 19.

Source: ARK Investir

Cela nécessitera également des investissements massifs dans le réseau électrique, ce qui augmentera encore les coûts. Toute alternative permettant de s'affranchir des coûts liés aux batteries et au réseau pourrait s'avérer compétitive, même en tenant compte de ses propres coûts d'infrastructure, comme le lancement orbital de centres de données d'IA spatiaux.

Le cycle déflationniste du vaisseau spatial

Nul n'ignore que SpaceX est l'entreprise spatiale la plus prospère de tous les temps. En développant des lanceurs réutilisables et fiables, elle a considérablement réduit le coût du placement de charges utiles en orbite terrestre. Ce coût a diminué d'environ 95 %, passant de 15 600 $/kg à moins de 1 000 $/kg au cours des 17 années écoulées depuis 2008.

Le nouveau lanceur super-lourd, Starship, devrait poursuivre cette tendance et, à terme, ramener les coûts de lancement aux alentours de 100 $/kg.

Source: ARK Investir

Ce qui n'a pas encore été pleinement compris, c'est que cela ne se contente pas de rendre les satellites ou les missions spatiales moins chers ; cela change radicalement la donne. est ce que nous faisons peut être fait dans l'espace.

Quand envoyer un kilo de matière dans l'espace ne coûte que 100 dollars, tout objet utile ou suffisamment léger en orbite devient économiquement viable. C'est le cas des cellules solaires à couches minces, qui peuvent être très légères puisqu'elles n'ont pas besoin d'être protégées par du verre ou des cadres métalliques rigides contre les intempéries terrestres.

Cela vaut également pour les matériaux très rentables au kilo, comme les puces informatiques.

Par exemple, un rack/armoire GB300 NVL72 complet de NVIDIA coûte jusqu'à 4 millions de dollars, mais ne pèse qu'environ 1.8 tonne (4 000 livres). Le coût d'envoi d'un tel matériel en orbite, à 100 $/kg, n'est que de 180 000 $, soit une somme presque négligeable par rapport au coût du matériel.

Bien sûr, le prix total serait plus élevé si l'on prenait en compte les équipements auxiliaires (blindage, refroidissement, production d'énergie, etc.), mais cela signifie que la mise en orbite d'un système de calcul d'IA n'entraînera pas une explosion des coûts dans l'immédiat. Le seuil de rentabilité devrait se situer autour de 500 $/kg de coûts de lancement.

Source: ARK Investir

En outre, l'essor de l'IA orbitale pourrait considérablement améliorer la rentabilité des fusées réutilisables en créant un marché colossal pour leur maintenance. Si le déploiement complet de la constellation Starlink pourrait nécessiter 11 fois la masse totale transportée par SpaceX d'ici 2025, 100 GW de puissance de calcul dédiée à l'IA multiplieraient par 60 la demande de lancement orbital. Ce volume accru permettrait, à son tour, de réduire encore les coûts de lancement.

Source: ARK Investir

Pourquoi l'IA orbitale présente des avantages structurels

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Idéal pour l'énergie solaire

L'énergie solaire est abondante dans l'espace : son rendement peut atteindre quatre fois celui d'une installation classique, grâce à la lumière directe du soleil sans perte atmosphérique. Sur une orbite adéquate, elle est également beaucoup plus fiable, assurant un rayonnement continu 24 h/24 et 7 j/7.

Cela élimine les limitations de l'énergie solaire terrestre. En théorie, il pourrait s'agir de la forme ultime de production d'énergie solaire. Cependant, la complexité du transport de cette énergie vers la Terre nécessitera des coûts de lancement extrêmement bas, voire une fabrication en orbite, pour être économiquement viable.

Alternativement, des miroirs orbitaux plus simples éclairant des fermes solaires terrestres, comme le préconisent les Réfléchir orbital, pourrait ainsi éviter les pertes liées à la conversion de la lumière en micro-ondes.

En revanche, si l'énergie est utilisée en orbite, aucune de ces étapes n'est nécessaire. Une fois le calcul terminé, les données obtenues peuvent être renvoyées sur Terre par les méthodes de télécommunication classiques, la bande passante des satellites s'améliorant rapidement.

Refroidissement naturel

Un autre avantage unique des centres de données d'IA spatiaux réside dans leur refroidissement. En l'absence de rayonnement solaire, l'espace est extrêmement froid, avec des températures pouvant atteindre -148 °F (-100 °C) pour un vaisseau spatial situé à l'ombre de la Terre ou de ses propres panneaux solaires.

Une part importante de la consommation énergétique des centres de données terrestres provient du refroidissement. Les installer dans l'Arctique ou même la stratosphère Cette solution a été proposée, l'espace présentant donc un avantage naturel. Elle nécessitera probablement d'importants systèmes de refroidissement passif pour dissiper la chaleur, mais elle est techniquement réalisable.

Renseignements satellitaires omniprésents

SpaceX et son réseau de satellites à haut débit ont complètement transformé le paysage orbital, les satellites Starlink représentant environ la moitié de tous les satellites en orbite.

Source: ARK Investir

Cela a entraîné une baisse exponentielle des coûts de la bande passante satellitaire, qui ont diminué de près de 100 fois entre 2020 et 2024, et d'autres gains sont attendus grâce aux vols de Starship.

Source: ARK Investir

Les télécommunications spatiales sont devenues si répandues et bon marché que les centres de données orbitaux peuvent utiliser les réseaux existants pour communiquer avec la Terre sans qu'il soit nécessaire de construire des infrastructures dédiées. De plus, un réseau satellitaire dense pourrait permettre d'offrir des services de maintenance supplémentaires, tels que le ravitaillement ou le remorquage, ce qui prolongerait la durée de vie de ces infrastructures.

Séparation des infrastructures spatiales et terrestres

Comme les centres de données d'IA en orbite ne sont pas raccordés au réseau électrique traditionnel, ils n'auront aucun impact sur les prix de l'électricité sur Terre. Au contraire, la demande accrue en énergie solaire contribuera à rendre cette énergie plus abordable à l'échelle mondiale.

De plus, ces centres n'auront pas à attendre la modernisation du réseau électrique terrestre, un processus qui peut prendre des années. Il permet également d'éviter l'utilisation de terres et de précieuses ressources en eau, ce qui améliore la rentabilité globale.

Investir dans l'IA orbitale

Broadcom

Outre les fabricants de GPU et les développeurs de modèles d'IA, les entreprises fournissant des équipements de connectivité et des solutions informatiques spécialisées pour les centres de données comptent parmi les grands gagnants de l'essor de l'IA. Broadcom, géant technologique dont les origines remontent à l'époque de la bulle Internet, est un acteur majeur de ce secteur.

Suite à la fusion de Broadcom et d'Avago en 2016, les activités de l'entreprise sont réparties entre les logiciels d'infrastructure et le matériel de connectivité (sans fil, serveurs, réseaux d'IA, etc.).

Source: Broadcom

Une autre activité en pleine expansion liée à l'IA est la conception et la fabrication d'XPU, qui intègrent le CPU, le GPU et la mémoire dans un seul composant électronique. Broadcom met à profit son expertise dans la production de circuits intégrés spécifiques (ASIC) pour créer des puces conçues spécifiquement pour le calcul en intelligence artificielle.

Source: Broadcom

Ces unités de calcul denses et économes en énergie sont parfaitement adaptées à l'IA orbitale, qui exige un équilibre optimal entre performances et poids. L'efficacité énergétique supérieure des ASIC est également un atout, car une consommation d'énergie réduite diminue la masse des panneaux solaires nécessaires en orbite.

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