DATA-CENTRI U SVEMIRU
Ivan Kremer
Međuplanetarna serverska infrastruktura
Po ugledu na energiju zvezda
Više kompanija i državnih činilaca eksperimentiše sa izmeštanjem data centara u svemir, što rešava problem rastućih energetskih potreba njihove serverske infastrukture usred pokretanja usluga generativne veštačke inteligencije. Međutim, tolika količina nove opreme u Zemljinoj orbiti mogla bi dodatno pogoršati njenu prenatrpanost.
Za postojanje internet usluga zaslužni su veliki data centri, objekti sa velikim brojem serverskih računara koji služe za skladištenje i obradu podataka, odnosno za neprestan rad softvera koji pruža date usluge korisnicima. Svaki web stranica, mobilna aplikacija ili streaming platforma u stanju je da funkcioniše zahvaljujući hardverskoj infrastrukturi serverskih farmi i softveru koji se na njoj pokreće. Milijarde korisnika, kliktajući mišem, pritiskajući dugme na daljinskom upravljaču ili dodirujući ekran osetljiv na dodir, putem internet-veze, interaguju sa softverskim interfejsom usluge koju pokreću serveri u data centru. Oni se nalaze u bezbednim zgradama u kojima su uslovi poput temperature i vlažnosti vazduha strogo kontrolisani. Timovi tehničara stalno su na dužnosti da, u slučaju kvara poput pokvarenog hard diska ili ažuriranja koje pokvari softver, gotovo istog trenutka reaguju i otklone problem.
Od velike je važnosti i postojanje rezervnih servera. Kako je internet u poslednje tri decenije postajao sve veći, kompleksniji i moćniji, tako su i potrebe u pogledu proporcija data centara rasle. Osim potrebe za većim kapacitetom za skladištenje podataka, konstantno je rasla i njihova potrošnja električne energije. U data centrima struja se, osim na pokretanje računarske opreme, u velikoj meri troši i na aktivno hlađenje. Serverski računari sa svojim moćnim procesorima i hiljadama diskova za skladištenje podataka otpuštaju ogromnu količinu toplote koju je potrebno otkloniti. Iako je svaki komad opreme za potrebe serverskih računara značajno izdržljiviji u odnosu na njegov komercijalni ekvivalent, da bi bio u stanju da radi bez prestanka godinama, potebno ga je efikasno hladiti moćnim rashladnim sistemima velike energetske potrošnje. Ovaj začarani krug visoke cene i energetskih potreba serverske opreme sa jedne strane i rastućeg obima web aplikacija i servisa sa druge strane, čini da se čovečanstvo nalazi u stalnom stanju inovacione trke sa vremenom. Takođe ponestaje i samog fizičkog prostora koji je u stanju da ispuni oštre kriterijume za gradnju jednog data centra. Neke kompanije već su počele da svoje servere postavljaju ispod mora. To elegantno rešenje posebno je prigodno sa stanovišta otklanjanja viška toplote, jer u hladnoj dubini okeana nije potrebno potrošiti toliko energije na hlađenje. Međutim, u tom slučaju postoje druge poteškoće, poput dodatne zaštite opreme od kvašenja i sprovođenja kablova ispod mora.
Skupa AI, izlaz u nulearnoj energiji
Poslednjih godina, neverovatno brz razvoj servisa generativne veštačke inteligencije doneo je eksponencijalni rast energetskih potreba servera. Milioni ljudi svakog dana interaguju sa chat botovima poput Chat GPT-a kompanije Open AI, ili Gemini-ja kompanije Google, postavljajući zahteve koje oni ispunjavaju u nekoliko sekundi. Ti zahtevi, osim informativnih razgovora, mogu uključivati generisanje slika, softverskog koda, analiziranje podataka i slično. Tu su i usko specijalizovani AI servisi poput onih za generisanje visokokvalitetnih video zapisa, ili poput algoritama za prediktivnu analitiku, odnosno predviđanje ishoda koje koriste mnoge kompanije i institucije.
Prema jednom istraživanju, objavljenom 2023. godine, energetske potrebe servera porašće za 160 % do 2030. godine najviše zahvaljujući generativnoj veštačkoj inteligenciji. Predviđa se da će vrlo uskoro procenat energije potrebne za funkcionisanje servisa zasnovanih na veštačkoj inteligenciji iznositi oko 50 % ukupne električne energije koju troše data centri. Kada pričamo o energetskim potrebama, moramo imati na umu i problematiku klimatskih promena, odnosno energetske tranzicije ka održivim izvorima. Zbog restrikcija tradicionalnih izvora energije poput nafte, gasa i uglja, oni nisu u mogućnosti da prate neprestano rastuće apetite infrastrukture koja pokreće servise veštačke inteligencije i današnji internet. Kao vrlo logično rešenje, pojavljuje se upotreba nuklearne energije da popuni prazninu. Današnja postrojenja za dobijanje nuklearne energije, zasnovana na nuklearnoj fisiji, skoro da ne stvaraju emisije gasova staklene bašte. Na primeru zemalja poput Francuske, u kojoj je udeo nuklearne energije u ukupnoj energetskoj proizvodnji čak sedamdesetak procenata, možemo videti da, uz bezbedno održavanje, nuklearna energija može biti najpouzdanija zelena opcija. Za potrebe data centara i serverskih farmi, posebno se čine prikladni mali modularni reaktori. Kompanije poput Google-a i Microsofta već potpisuju ugovore o snabdevanju za potrebe svojih data centara sa elektrodistributerima koji struju proizvode u nuklearnim postrojenjima.
Solarna energija predstavlja još jednu zelenu energetsku alternativu. Za nju se kaže da je takozvana „prirodna nuklearna energija“, s obzirom da su zvezde prirodni fuzioni nuklearni reaktori koji atome vodonika spajaju u atome helijuma, oslobađajući ogromnu energiju u vidu zračenja koje možemo sakupiti panelima. Za potrebe napajanja večito uključenih serverskih računara u data centrima, barem uz postojeće kapacitete baterijskog skladištenja, usled smene dana i noći, kao i zbog onih dana koji nisu sunčani, solarna energija ipak predstavlja nepouzdan izvor. Često se može čuti mišljenje da zelena tranzicija usporava razvoj veštačke inteligencije, usled forsiranja nepouzdanih izvora energije, uz restrikcije prema tradicionalnim izvorima. Međutim, to što solarna energija predstavlja nepouzdan izvor na Zemlji, ne znači da je tako i u svemiru. Uz postojanje relativno brzih satelitskih internet konekcija, kao i uz sve niže cene lansiranja tereta u orbitu, sve više ima smisla graditi serversku infrastrukturu u svemiru.
Očekivanja od Staršipa
Revoluciju u mogućnosti lansiranja opreme u svemir, u poslednjoj deceniji, doneli su preuzimanje primata od strane privatnih kompanija, prvenstveno Space X-a i upotreba višekratnih raketa. Naime, u doba spejs-šatla, osamdesetih, devedesetih i dvehiljaditih godina, cena lansiranja jednog kilograma tereta u nisku Zemljinu orbitu, iznosila je oko 54.000 dolara. Uspešnom upotrebom višekratnih raketa, Space X je tu cenu spustio na samo 1400 dolara po kilogramu. Ako dugo očekivana letelica Starship dostigne stadijum komercijalne upotrebe u bliskoj budućnosti, očekuje se da će ta cena dodatno pasti na svega desetak dolara po kilogramu. To znači, da bi za lansiranje jednog data centra srednje veličine, sačinjenog od oko 2000 računara, teškog oko 40 t, bilo potrebno svega 400.000 dolara. Danas, po ceni od 1400 dolara po kilogramu, za lansiranje istog data centra bilo bi potrebno oko 56 miliona dolara. U oba slučaja, ciframa treba dodati i vrednost same opreme, da bi se te cifre mogle porediti sa današnjom cenom izgradnje takvog data centra na Zemlji, koja iznosi oko 25 miliona dolara. Ovi podaci govore da je još uvek finansijski isplativije graditi data centre na Zemlji, ali da trend ide ka mnogo manjoj ceni u slučaju izbora orbite kao lokacije za postavljanje serverske opreme. Pomenuti proračuni odnose se samo na gradnju, ali što se cene održavanja tiče, svemir je favorit.
Postavljanje data centara u orbitu rešava problem energetskog snabdevanja jer omogućuje skoro neograničen pristup besplatnoj solarnoj energiji. Što se odstranjivanja viška toplote sa opreme tiče, u vakuumu svemira toplota se otpušta jedino odašiljanjem zračenja, što je predstavlja malo sporiji proces, ali eksperimenti vezani za to se vrše na Međunarodnoj svemirskoj stanici. Veće poteškoće predstavlja štetan uticaj kosmičkog zračenja, kako na procesore tako i na memoriju za skladištenje podataka, kao i opasnost od fizičke štete nanesene udarima mikrometeorita i svemirskog otpada. S obzirom na veliki broj satelita i letelica koje je čovečanstvo već slalo u svemir, inženjeri već imaju iskustva sa izradom specijalnih verzija računarskih komponenti, izrađenih tako da mogu da odole svemirskom okruženju. Naravno, te specijalizovane verzije skuplje su i manje moćne od njihovih zemaljskih ekvivalenata, što doprinosi ukupnoj ceni ovakvog rešenja. Npr. serverski procesori otporni na kosmičko zračenje mogu koštati i do pola miliona dolara, a biti i do hiljadu puta sporiji od običnih serverskih procesora. Zbog njihove mogućnosti da istovremeno obavljaju veliki broj proračuna, za potrebe pokretanja sistema veštačke inteligencije, prigodni su grafički procesori, poput onih proizvedenih od strane kompanije Nvidia.
Korporacija Cosmic Shielding izradila je posebnu zaštitu za Nvidia-in Jetson Orin NX grafički čip, koji je lansiran na Space X-ovoj Falcon 9 raketi, jula 2024. godine. Što se skladištenja podataka tiče, iako je cena SSD poluprovodničkih diskova, zasnovanih na elektronskoj fleš memoriji, značajno opala i kao rezultat toga, u slučaju personalnih računara, oni skoro potpuno zamenili mehaničke rotirajuće hard diskove, u slučaju servera, zbog ogromnih kapaciteta skladištenja, i dalje dominiraju mehanički hard diskovi. Kada je reč o budućim serverima u svemirskim uslovima, SSD diskovi će biti bolji izbor za skladištenje. Razlog leži u tome da mehanički diskovi imaju više delova, od kojih su neki pokretni, samim tim postoji više mogućnosti za nastanak kvara, posebno pri potencijalnim sudarima sa mikrometeoritima i svemirskim otpadom, a SSD diskovi nemaju pokretnih delova već samo elektronsku memoriju i kontroler.
Sa druge strane, kod elektronske memorije, pri izlaganju kosmičkom zračenju postoji fenomen „okretanja bajtova“, odnosno menjanja upisanih vrednosti, nula u jedinicu i jedinica u nulu. Taj je problem, srećom, rešiv softverskom korekcijom. Ako se i neki od mnogobrojnih diskova za skladištenje, umreženih u jedinstvenu trajnu memoriju servera u orbiti i pokvari, nije predviđeno prisustvo tehničara koji bi zamenio taj disk, nego je osmišljeno da se pokvaren disk samo isključi iz mreže, a ceo sistem nastavi da radi. U duhu toga, tokom 2017. godine, na Međunarodnoj svemirskoj stanici, testirano je 20 SSD diskova, umreženih tako da ih sistem vidi kao jedan veliki medijum za skladištenje. Nakon 18 meseci, uz upotrebu softverske korekcije za popravku štete prouzrokovane kosmičkim zračenjem otkazalo je 9 od 20 SSD-ova - ali je sistem nastavio sa radom.
Planovi za skoru budućnost
Krajem februara 2025. godine, kompanija imena Lonestar, fokusirana na sigurnost podataka, koja kako njihova web stranica navodi „ima misiju spasavanja podataka planete Zemlje, bajt po bajt“, lansirala je ka površini Meseca na Athena lenderu kompanije Intuitive Machines, jedan mali eksperimentalni data centar, sastavljen od PolaFire mikročipa i jednog SSD-a kapaciteta 8 gigabajta. Iako se lender prevrnuo pri sletanju, mali data centar kompanije Lonestar slao je podatke sve dok se baterija nije potrošila. Na web stranici kompanije, navodi se plan za buduću misiju, gde bi se tokom 2027. godine lansirao veći data centar, skladišnog kapaciteta od više petabajta, pozicioniran na L1 Langranžovoj tački između Zemlje i Meseca. U aprilu 2025. godine, kompanija Axiom Space najavila je, u saradnji sa kompanijom Kepler Communications, lansiranje dva orbitalna optički povezana data centar čvora (eng. Orbital Data Center node, ODC node) do kraja godine. Ti čvorovi će biti deo buduće veće optički povezane Kepler relejne mreže i šire strategije kompanije Axiom za izgradnju orbitalne arhitekture za obradu podataka i kibernetičku bezbednost, napravljene za potrebe njihove buduće svemirske stanice.
Startap kompanija Starcloud dobila je značajne investicije početkom 2025. godine za svoj poduhvat demonstrativnog lansiranja klastera satelita sa Nvidia-inim grafičkim procesorima u okviru Nvidia-inog Inception programa.
Kina na vrhu vrhova
Kina je napravila veliki iskorak u ovom polju, sredinom maja 2025. godine, lansirajući inicijalnih 12 satelita koji će biti deo budućeg AI superkompjuterskog satelitskog roja, koji bi trebalo da broji 2800 satelita, kada bude kompletan. Ovaj poduhvat predstavlja konkretan potez ka integraciji veštačke inteligencije u sve nivoe kineskog društva, uključujući i kinesku vojsku, a samim tim i potez ka dominaciji Kine nad Amerikom u novoj svemirsko-tehnološkoj trci, kao i potencijalnom budućem vojnom sukobu. Kini nedostaju klasični energetski resursi, odnosno fosilna goriva, što donekle usporava razvoj njene AI infrastrukture, ali izmeštanjem servera u orbitu, zaobilazi se ta energetska barijera. Takođe, rešava se i potencijalni problem fizičke izloženosti infrastrukture napadima u tradicionalnom vojnom konfliktu. Sa druge strane, SAD i Kina najavile su gradnju sopstvenih satelitskih orbitalnih odbrambenih mreža koje će biti u stanju da laserima uništavaju protivničke rakete i satelite. Ako se to uzme u obzir, onda kineska AI serverska infrastruktura nije ni u orbiti posve sigurna. Svetska sila koja prva postigne dominaciju u upotrebi veštačke inteligencije krojiće sudbinu celom svetu!
Iako je izmeštanje data centara u orbitu dobra ideja sa puno aspekata, iako je postojanje takve infrastrukture u orbiti neophodno za povezanost budućih svemirskih stanica, ne sme se zaboraviti problem rastućeg orbitalnog otpada. Treba imati na umu da kao mogućnost vreba i katastrofalni scenario kaskadnih sudara koji bi ostavili čovečanstvo zauvek zarobljeno na Zemlji, okruženoj gustim slojem sitnog metalnog orbitalnog otpada. Veliki broj serverskih računara u orbiti, zajedno sa velikim brojem komunikacionih i vojnih odbrambenih satelita, kao i njihovo međusobno sudaranje usled svođenja računa svetskih sila, bez jasnih pravila i načina uklanjanja otpada iz orbite, vode nas direktno u takav distopijski scenario u kome pobednika nema.
Ivan Kremer
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
