Aeronautico
Intelligenza artificiale basata sullo spazio: la prossima frontiera per la scalabilità del cloud
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Perché l'infrastruttura di intelligenza artificiale si sta spostando in orbita
Con il boom dell'intelligenza artificiale, sono emersi diversi vincoli all'offerta. Il primo riguardava le GPU, con hardware specializzato che passava da un utilizzo di nicchia nel gaming all'adozione di massa nei data center dedicati all'intelligenza artificiale. Di conseguenza, Nvidia (NVDA ), leader del settore, è diventata la più grande azienda al mondo.
Ma un altro limite sta diventando il problema principale: l'approvvigionamento energetico.
Questo perché i data center AI non vengono più misurati tanto in base alla loro potenza di calcolo, quanto in base al loro consumo energetico. Ecco perché Le aziende di intelligenza artificiale si stanno affrettando a riavviare le centrali nucleari, mettere in sicurezza i primi prototipi SMR, o gli enti regolatori statali stanno accelerando l'approvazione delle nuove centrali elettriche a gas.
Mentre si intensifica la corsa all'energia per i data center, gli occhi si stanno spostando su un'altra opzione: l'intelligenza artificiale basata sullo spazio, che conferisce un significato fisico completamente nuovo al "cloud computing".
La possibilità di una fornitura energetica illimitata dai satelliti orbitali è qualcosa che abbiamo già ampiamente analizzato in “Soluzioni energetiche spaziali per un’energia pulita senza fine. "
Ma questo concetto è sempre in qualche modo limitato dalla necessità di convertire l'energia solare in energia elettrica, trasformare questa elettricità in microonde per trasmetterla sulla Terra e poi riconvertirla in energia elettrica.
Ciò aumenta la complessità dei satelliti di potenza, richiede più infrastrutture a terra e, nel complesso, riduce drasticamente l'efficienza della procedura, poiché ogni conversione in una diversa forma di energia comporta perdite. Questo potrebbe probabilmente funzionare solo con lanci orbitali molto economici.
In alternativa, se l'energia venisse utilizzata direttamente in orbita, la soluzione sarebbe molto più efficiente e diventerebbe economicamente sostenibile prima, soprattutto se il "prodotto" finale potesse essere facilmente rispedito sulla Terra.
In teoria, i data center nello spazio potrebbero essere la soluzione ideale: necessitano di molta energia, ma inviare i risultati dei calcoli sulla Terra è banale, non richiede nuove infrastrutture e non provoca perdite di energia.
L'idea non è solo teorica; ad esempio, Alphabet/Google ha appena annunciato "Progetto Suncatcher,” un prototipo di sistema di calcolo dell’intelligenza artificiale orbitale che abbiamo trattato in “Il progetto Suncatcher di Google e l'ascesa dell'intelligenza artificiale orbitale. "
Potrebbe funzionare e perché potrebbe rappresentare il prossimo passo nella costruzione di infrastrutture di intelligenza artificiale?
La collisione di due tendenze
Risolvere il vincolo di potenza terrestre
Per alimentare la civiltà umana è necessaria più energia che mai, e la commercializzazione dei LLM non ha fatto che aumentare la necessità di nuove installazioni elettriche. Finora, la maggior parte delle nuove installazioni di energia è costituita da energia solare.
Fonte: ARK Invest
Ma questo rappresenta un problema per le reti terrestri, poiché l'energia solare produce energia solo quando splende il sole, con conseguente riduzione della produzione durante le giornate nuvolose, in inverno o di sera. Al contrario, fonti energetiche ad alto consumo, come i data center basati sull'intelligenza artificiale, richiedono una fornitura continua di energia, con picchi di consumo spesso di sera e in inverno.
In teoria, questo problema può essere risolto con sistemi di accumulo di energia a basso costo, come i parchi batterie di grandi dimensioni. Ma in pratica, questo annulla molti dei vantaggi del solare come fonte di energia verde ed economica.
Fonte: ARK Invest
ARK Invest stima che la spesa in conto capitale per la produzione di energia elettrica dovrà raddoppiare, arrivando a circa 10.000 miliardi di dollari entro il 2030, per soddisfare la domanda globale di elettricità. Di questa cifra, l'implementazione di sistemi di accumulo di energia fissi dovrà aumentare di 19 volte.
Fonte: ARK Invest
Ciò richiederà anche ingenti investimenti nella rete elettrica, con un ulteriore aumento dei costi. Qualsiasi alternativa che eviti i costi delle batterie e della rete elettrica potrebbe essere competitiva, nonostante i costi infrastrutturali specifici, come il lancio in orbita di data center di intelligenza artificiale basati sullo spazio.
Il ciclo deflazionistico delle astronavi
Non è un segreto che SpaceX sia l'azienda spaziale di maggior successo mai creata. Grazie all'introduzione di lanciatori riutilizzabili affidabili, l'azienda ha ridotto drasticamente i costi di trasporto di carichi utili in orbita terrestre. I costi sono diminuiti di circa il 95%, da circa 15,600 dollari al chilo a meno di 1,000 dollari al chilo nei 17 anni successivi al 2008.
Il nuovo lanciatore super pesante Starship probabilmente continuerà questa tendenza e alla fine porterà i costi di lancio a circa 100 dollari al kg.
Fonte: ARK Invest
Ciò che non è stato ancora pienamente compreso è che questo non solo rende i satelliti o le missioni spaziali più economici, ma cambia radicalmente che cosa può essere fatto nello spazio.
Se mandare un chilo di materiale nello spazio costa solo 100 dollari, mandare in orbita qualsiasi cosa utile o sufficientemente leggera diventa economicamente sostenibile. Questo vale anche per le celle solari a film sottile, che possono essere molto leggere quando non necessitano di essere protette da vetro o telai metallici rigidi contro le intemperie terrestri.
Ciò vale anche per i materiali che sono altamente redditizi al chilo, come i chip dei computer.
Ad esempio, un rack/cabinet GB300 NVL72 completo di NVIDIA costa fino a 4 milioni di dollari, ma pesa solo circa 1.8 tonnellate (4,000 libbre). Il costo per inviare in orbita tale materiale a 100 dollari al kg è di soli 180,000 dollari, quasi un errore di arrotondamento rispetto al costo dell'hardware.
Naturalmente, il prezzo totale sarebbe più elevato se si considerassero le attrezzature di supporto (schermatura, raffreddamento, generazione di energia, ecc.), ma ciò significa che portare in orbita un sistema di calcolo basato sull'intelligenza artificiale non ne aumenterebbe drasticamente i costi a breve. È probabile che il punto di svolta si attesti intorno ai 500 dollari al chilo di costi di lancio.
Fonte: ARK Invest
Come ulteriore vantaggio, l'ascesa dell'intelligenza artificiale orbitale potrebbe migliorare ulteriormente l'economia dei razzi riutilizzabili, creando un enorme mercato di servizi. Mentre il completamento della costellazione Starlink potrebbe richiedere un aumento cumulativo di massa pari a 11 volte quello sollevato da SpaceX fino al 2025, 100 GW di potenza di calcolo dell'intelligenza artificiale aumenterebbero la domanda di sollevamento orbitale di altre 60 volte. A sua volta, questo volume ridurrà ulteriormente i costi di lancio.
Fonte: ARK Invest
Perché l'intelligenza artificiale orbitale ha vantaggi strutturali
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| Guidatore | Data center di intelligenza artificiale terrestre | Data center di intelligenza artificiale orbitale | Perchè é importante |
|---|---|---|---|
| Disponibilità di energia | Limitato dalla capacità della rete, dalla fornitura di carburante e dai tempi di rilascio dei permessi | Potenziale solare quasi continuo nell'orbita giusta; nessuna interconnessione alla rete | Il calcolo orbitale aggira la parte più lenta del ridimensionamento dell'IA: potere + permessi |
| Fattore di capacità | L'energia solare è intermittente; il consolidamento richiede l'accumulo o la generazione distribuibile | Elevata disponibilità solare con ridotta intermittenza rispetto all'energia solare terrestre | Riduce o elimina spese in conto capitale per lo stoccaggio per un rassodamento potente |
| Raffreddamento in alto | Carichi elevati di HVAC/reiezione del calore; vincoli idrici in molte regioni | Raffreddamento radiativo tramite grandi radiatori di calore; nessun fabbisogno di acqua | Maggiore potenza di calcolo per watt quando l'energia di raffreddamento è inferiore (ma la massa del radiatore è importante) |
| Latenza e larghezza di banda | Ottimo per carichi di lavoro interattivi; le dorsali in fibra sono dense | Ideale per batch/HPC, training o inferenza asincrona; si basa su collegamenti satcom | L'intelligenza artificiale orbitale probabilmente inizia con non sensibile alla latenza carichi di lavoro |
| Velocità di distribuzione | Il terreno, i permessi, gli aggiornamenti della rete e la costruzione richiedono anni | La cadenza di lancio diventa il fattore di controllo se esistono piattaforme standardizzate | Un modello di “produzione + lancio” può comprimere il tempo di raggiungimento della capacità produttiva |
| Rischi difficili | Permessi, congestione della rete, limiti locali idrici/termici | Radiazioni, detriti/collisioni, manutenzione e smaltimento a fine vita | L'economia orbitale si basa sulla mitigazione modalità di guasto specifiche dello spazio |
| Cerniera economica | I capex di alimentazione + interconnessione + raffreddamento dominano la scalabilità | Lancio + massa della piattaforma + tempo di attività in orbita dominano la scalabilità | Il crossover arriva quando $/kg e le piattaforme standardizzate riducono il calcolo all-in fornito |
Perfetto per l'energia solare
L'energia solare è abbondante nello spazio: fino a 4 volte superiore a parità di capacità nominale, grazie alla luce solare diretta senza dispersioni atmosferiche. Nell'orbita giusta, è anche molto più affidabile, con una luce costante 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Ciò elimina i limiti dell'energia solare terrestre. In teoria, questa potrebbe essere la forma definitiva di generazione di energia solare. Tuttavia, a causa della difficoltà di riportare quell'energia sulla Terra, richiederà costi di lancio estremamente bassi o la produzione in orbita per essere economicamente sostenibile.
In alternativa, specchi orbitali più semplici che brillano su parchi solari terrestri, come sostenuto da Rifletti orbitale, potrebbe evitare le perdite dovute alla conversione luce-microonde.
Al contrario, se l'energia viene utilizzata in orbita, nessuno di questi passaggi è necessario. Una volta completata l'elaborazione, i dati risultanti possono essere inviati a Terra utilizzando i metodi di telecomunicazione standard, con una larghezza di banda satellitare in rapido miglioramento.
Raffreddamento naturale
Un altro vantaggio unico dei data center di intelligenza artificiale basati sullo spazio è il raffreddamento. Quando non è esposto alle radiazioni solari, lo spazio è estremamente freddo, con temperature di -100 °C per un veicolo spaziale all'ombra della Terra o dei suoi stessi array.
Una parte significativa del consumo energetico dei data center terrestri deriva dal raffreddamento. Collocandoli nell'Artico o anche la stratosfera è stato proposto, quindi lo spazio offre un vantaggio naturale. Ciò richiederà probabilmente massicci sistemi di raffreddamento passivo per dissipare il calore, ma è tecnicamente fattibile.
Intelligence satellitare onnipresente
SpaceX e la sua rete satellitare a banda larga hanno cambiato radicalmente il panorama orbitale: i satelliti Starlink costituiscono circa la metà di tutti i satelliti in orbita.
Fonte: ARK Invest
Ciò ha causato una diminuzione esponenziale dei costi della larghezza di banda satellitare, che sono diminuiti di quasi 100 volte tra il 2020 e il 2024, con ulteriori guadagni attesi dai voli Starship.
Fonte: ARK Invest
Le telecomunicazioni nello spazio stanno diventando così diffuse ed economiche che i data center orbitali possono utilizzare reti preesistenti per comunicare con la Terra senza la necessità di sviluppare capacità dedicate. Inoltre, una fitta rete satellitare potrebbe portare a servizi di manutenzione aggiuntivi, come il rifornimento di carburante o il "traino", che aumenterebbero la durata di vita di queste risorse.
Separazione delle infrastrutture spaziali e terrestri
Poiché i data center orbitali basati sull'intelligenza artificiale non si collegano alla rete elettrica tradizionale, non avranno alcun impatto sui prezzi dell'energia sulla Terra. Anzi, la domanda aggiuntiva di tecnologia solare contribuirà a rendere l'energia solare più economica a livello globale.
Inoltre, questi centri non dovranno attendere i lavori di ammodernamento della rete elettrica terrestre, che possono richiedere anni. Il processo evita anche l'uso di suolo e preziose risorse idriche, migliorando l'economia complessiva.
Investire nell'intelligenza artificiale orbitale
Broadcom
(AVGO )
Oltre ai produttori di GPU e agli sviluppatori di modelli di intelligenza artificiale, le aziende che producono connettività e apparecchiature IT specializzate per data center sono tra i principali beneficiari del boom dell'intelligenza artificiale. Una delle principali aziende in questa categoria è Broadcom, un gigante tecnologico le cui radici risalgono all'era delle dot-com.
In seguito alla fusione di Broadcom e Avago nel 2016, le attività dell'azienda sono suddivise tra software per infrastrutture e hardware per la connettività (wireless, server, reti di intelligenza artificiale, ecc.).
Fonte: Broadcom
Un'altra attività in crescita legata all'intelligenza artificiale è la progettazione e la produzione di XPU, che uniscono CPU, GPU e memoria in un unico dispositivo elettronico. Broadcom sfrutta la sua esperienza nella produzione di ASIC (circuiti integrati specifici per l'applicazione) per creare chip progettati specificamente per l'elaborazione dell'intelligenza artificiale.
Fonte: Broadcom
Questi tipi di unità di calcolo dense ed efficienti dal punto di vista energetico sono la soluzione perfetta per l'intelligenza artificiale orbitale, che richiede un equilibrio ottimale tra prestazioni e peso. Anche la maggiore efficienza energetica degli ASIC è un vantaggio, poiché il minor consumo energetico riduce la massa dei pannelli solari necessari in orbita.
Conclusioni per gli investitori:
- Tesi principale: Il vincolo vincolante dell'IA si sta spostando dal calcolo al disponibilità di energia e tempi di autorizzazione; il calcolo orbitale è una potenziale soluzione strutturale alternativa.
- Fattore scatenante economico: Costi di lancio in avvicinamento ~$500/kg ampliare in modo sostanziale il mix di carichi utili fattibile (solare, radiatori, schermatura) per implementazioni di calcolo orbitale redditizie.
- I primi vincitori: Abilitatori di “picconi e pale”—Progettisti ASIC/XPU, fotonica/ottica co-confezionatae gestione termica—beneficio prima che qualsiasi “nuvola orbitale pura” esista pubblicamente.
- Rischi principali: La protezione dalle radiazioni, la logistica dei servizi in orbita e il rischio di detriti/collisioni possono incidere negativamente sull'economia anche se i prezzi di lancio dovessero scendere.
- Orizzonte temporale: Trattare l'IA orbitale come un tema infrarosso di lunga durata; concentrarsi sulle aziende che monetizzano oggi la scalabilità dell'intelligenza artificiale terrestre, creando al contempo opzioni per i carichi di lavoro spaziali.
Ultime notizie e sviluppi sulle azioni Broadcom (AVGO)
