Rymdbaserad AI: Nästa gräns för molnskala

Varför AI-infrastruktur flyttar ut i omloppsbana

I takt med att AI ökar kraftigt har flera utbudsbegränsningar uppstått. Den första var GPU:er, där specialiserad hårdvara gick från att vara en nisch inom spelbranschen till att bli massanvändare av AI-datacenter. Som ett resultat av detta har Nvidia (NVDA ), sektorns ledare, har vuxit till världens största företag.

Men en annan begränsning håller på att bli huvudproblemet: energiförsörjningen.

Detta beror på att AI-datacenter nu mäts inte så mycket utifrån sin beräkningskraft, utan utifrån sin strömförbrukning. Det är därför AI-företag kämpar för att återstarta kärnkraftverk, säkra de första SMR-prototyperna, eller Statliga tillsynsmyndigheter sätter nya gasdrivna kraftverk på snabbspår för godkännande.

I takt med att rusningen efter energi till datacenter intensifieras vänds blickarna mot ett annat alternativ: rymdbaserad AI, vilket ger "molntjänster" en helt ny fysisk innebörd.

Möjligheten till obegränsad energiförsörjning från satelliter i omloppsbana är något vi redan analyserat utförligt i “Rymdbaserade energilösningar för oändlig ren energi. "

Men detta koncept är alltid något begränsat av behovet av att omvandla solenergi till el, omvandla denna elektricitet till mikrovågor för att stråla den tillbaka ner till jorden och sedan omvandla den tillbaka till el.

Detta ökar komplexiteten hos kraftsatelliterna, kräver mer markbaserad infrastruktur och minskar totalt sett procedurens effektivitet drastiskt, eftersom varje omvandling till en annan form av energi leder till förluster. Detta skulle sannolikt bara kunna fungera med mycket billiga uppskjutningar i omloppsbana.

Alternativt, om kraften användes direkt i omloppsbana, skulle detta vara mycket mer effektivt och bli ekonomiskt lönsamt snabbare – särskilt om den slutliga "produkten" enkelt kan skickas tillbaka till jorden.

I teorin skulle datacenter i rymden kunna vara det ideala alternativet: de behöver mycket ström, men att skicka tillbaka resultaten av beräkningarna till jorden är trivialt, kräver ingen ny infrastruktur och orsakar inte energiförluster.

Idén är inte bara teoretisk; till exempel tillkännagav Alphabet/Google just ”Projekt Suncatcher”, en prototyp för ett orbitalt AI-beräkningssystem som vi behandlade i ”Googles projekt Suncatcher och uppkomsten av orbital AI. "

Så, skulle det kunna fungera, och varför skulle det kunna vara nästa steg i att bygga AI-infrastruktur?

Kollisionen mellan två trender

Lösning av den markbundna kraftbegränsningen

Mer energi än någonsin behövs för att driva den mänskliga civilisationen, och kommersialiseringen av LLM-program har bara ökat behovet av nya kraftanläggningar. Hittills är den mesta nyinstallerade kraftproduktionen solenergi.

Källa: ARK Invest

Men detta utgör ett problem för markbundna elnät, eftersom solenergi bara producerar el när solen skiner, vilket resulterar i lägre produktion under molniga dagar, vinter eller på kvällen. Däremot kräver elkrävande källor som AI-datacenter en kontinuerlig energiförsörjning, med toppförbrukning som ofta inträffar på kvällen och vintern.

I teorin kan detta lösas med billig energilagring, som till exempel batteriparker i stor skala. Men i praktiken upphäver detta många av fördelarna med solenergi som en grön och billigare energikälla.

Källa: ARK Invest

ARK Invest uppskattar att kapitalutgifterna för kraftproduktion måste skalas upp till ~2x till ~10 biljoner dollar år 2030 för att möta den globala elbehovet. Av detta kommer utbyggnaden av stationär energilagring att behöva skalas upp 19x.

Källa: ARK Invest

Detta kommer också att kräva massiva investeringar i elnätet, vilket ytterligare ökar kostnaderna. Alla alternativ som hoppar över batteri- och nätkostnader skulle kunna vara konkurrenskraftiga, även med sina egna unika infrastrukturkostnader, såsom uppskjutning av rymdbaserade AI-datacenter i omloppsbana.

Starships deflationscykel

Det är ingen hemlighet att SpaceX är det mest framgångsrika rymdföretaget som någonsin skapats. Genom att frigöra pålitliga återanvändbara bärraketer har företaget dramatiskt minskat kostnaden för att lyfta användbara nyttolaster till jordens omloppsbana. Kostnaderna har minskat med ~95 %, från ~15 600 USD/kg till under ~1 000 USD/kg under de 17 åren sedan 2008.

Den nya supertunga raketen, Starship, kommer sannolikt att fortsätta denna trend och i slutändan få uppskjutningskostnaderna att ligga runt 100 dollar/kg.

Källa: ARK Invest

Vad som ännu inte är helt förstådd är att detta inte bara gör satelliter eller rymduppdrag billigare; det förändrar radikalt vad kan göras i rymden.

När det bara kostar 100 dollar att skicka ett kilo material ut i rymden blir det ekonomiskt lönsamt att skicka något användbart eller tillräckligt lätt upp i omloppsbana. Detta gäller för tunnfilmssolceller, som kan vara mycket lätta när de inte behöver skyddas av glas eller styva metallramar mot väder och vind.

Detta gäller även för material som är mycket lönsamma per kilo, såsom datorchips.

Till exempel kostar ett komplett GB300 NVL72-rack/kabinett från NVIDIA så mycket som 4 miljoner dollar men väger bara cirka 1.8 ton. Kostnaden för att skicka sådant material till omloppsbana med 100 dollar/kg är bara 4,000 180,000 dollar – nästan ett avrundningsfel i förhållande till hårdvarukostnaden.

Naturligtvis skulle det totala priset vara högre om man tar hänsyn till stödutrustning (skärmning, kylning, kraftgenerering etc.), men det betyder att att få ett AI-beräkningssystem i omloppsbana inte kommer att blåsa upp kostnaderna kraftigt inom den närmaste framtiden. Det är troligt att vändpunkten ligger runt 500 dollar/kg av uppskjutningskostnaderna.

Källa: ARK Invest

Som en extra bonus skulle uppkomsten av orbital AI ytterligare kunna förbättra ekonomin för återanvändbara raketer genom att skapa en massiv marknad att serva. Medan färdigställandet av Starlink-konstellationen kan kräva 11 gånger den kumulativa uppmassan som SpaceX lyfter fram till 2025, skulle 100 GW AI-beräkningar öka efterfrågan på orbital lyftkraft med ytterligare 60 gånger. Denna volym kommer i sin tur att minska uppskjutningskostnaderna ytterligare.

Källa: ARK Invest

Varför orbital AI har strukturella fördelar

Svep för att skrolla →

Perfekt för solenergi

Solenergi finns i överflöd i rymden – upp till 4 gånger så hög effekt för samma nominella kapacitet, tack vare direkt solljus utan atmosfärisk förlust. I rätt omloppsbana är den också mycket mer tillförlitlig och lyser dygnet runt.

Detta eliminerar de begränsningar som landbaserad solenergi har. I teorin skulle detta kunna vara den slutgiltiga formen av solenergiproduktion. Men på grund av svårigheten att föra tillbaka den energin till jorden kommer det att kräva extremt billiga uppskjutningskostnader eller tillverkning i omloppsbana för att vara ekonomiskt hållbar.

Alternativt, enklare orbitala speglar som lyser på landbaserade solcellsparker, vilket förespråkas av Reflektera Orbital, kan hoppa över förlusterna vid omvandling från ljus till mikrovågsugn.

Om däremot ström används i omloppsbana krävs inget av dessa steg. När beräkningen är klar kan den resulterande datan skickas tillbaka till jorden med hjälp av vanliga telekommunikationsmetoder, och satelliternas bandbredd förbättras snabbt.

Naturkylning

En annan unik fördel med rymdbaserade AI-datacenter är kylning. När rymden inte utsätts för solens strålning är den extremt kall, -100 °C för en rymdfarkost i skuggan av jorden eller sina egna rymdskeppsmatriser.

En betydande del av energiförbrukningen för markbundna datacenter kommer från kylning. Att placera dem i Arktis eller till och med stratosfären har föreslagits, så rymden erbjuder en naturlig fördel. Detta kommer sannolikt att kräva massiva passiva kylsystem för att stråla bort värme, men detta är tekniskt genomförbart.

Allestädes närvarande satellitintelligens

SpaceX och dess bredbandssatellitnätverk har fullständigt förändrat omloppsbanan, där Starlink-satelliter utgör ungefär hälften av alla satelliter i omloppsbana.

Källa: ARK Invest

Detta har orsakat en exponentiell minskning av kostnader för satellitbandbredd, nästan 100 gånger mellan 2020-2024, med ytterligare vinster förväntade från Starship-flygningar.

Källa: ARK Invest

Telekommunikation i rymden blir så allestädes närvarande och billig att datacenter i omloppsbana kan använda befintliga nätverk för att kommunicera med jorden utan att behöva bygga dedikerad kapacitet. Dessutom skulle ett tätt satellitnätverk kunna leda till ytterligare underhållstjänster, såsom tankning eller "bogsering", vilket skulle öka livslängden för dessa tillgångar.

Separera rymd- och markinfrastruktur

Eftersom AI-datacenter i omloppsbana inte är anslutna till det vanliga elnätet kommer de inte att påverka elpriserna på jorden. Om något kommer den ökade efterfrågan på solenergi att bidra till att göra solenergi billigare globalt.

Dessutom slipper dessa center vänta på uppgraderingar av marknätet, vilket kan ta år. Processen undviker också användning av mark och värdefulla vattenresurser, vilket förbättrar den totala ekonomin.

Investera i orbital AI

Broadcom

Förutom GPU-tillverkare och AI-modellutvecklare är företag som producerar uppkoppling och specialiserad IT-utrustning för datacenter stora vinnare av AI-boomen. Ett stort företag i denna kategori är Broadcom, en teknikjätte med rötter som går tillbaka till dotcom-eran.

Efter sammanslagningen av Broadcom och Avago 2016 är företagets verksamhet uppdelad mellan infrastrukturprogramvara och anslutningshårdvara (trådlöst, servrar, AI-nätverk etc.).

Källa: Broadcom

En annan växande AI-relaterad aktivitet är design och tillverkning av XPU:er, som sammanfogar CPU, GPU och minne till en enda elektronisk enhet. Broadcom använder sin erfarenhet av att producera ASIC:er (applikationsspecifika integrerade kretsar) för att skapa chip som är specifikt utformade för AI-beräkning.

Källa: Broadcom

Den här typen av täta, energieffektiva datorenheter passar perfekt för orbital AI, vilket kräver en optimerad balans mellan prestanda och vikt. ASIC:ernas högre energieffektivitet är också ett plus, eftersom lägre strömförbrukning minskar massan av solpaneler som behövs i omloppsbana.

Senaste Broadcom (AVGO) aktienyheter och utveckling