Ulanqab näyttää, ettei tekoälyn sähköpulaa tarvitse ratkaista avaruudessa

Kaksi täysin erilaista vastausta samaan ongelmaan

Tekoälyn kasvava laskentateho kuluttaa valtavasti sähköä. Elon Muskin SpaceX on esittänyt, että ratkaisuna voisi olla tekoälydatakeskusten siirtäminen Maata kiertäville satelliiteille. Kiinan uusiutuvan energian yhtiö Envision tarjoaa käytännöllisemmän vastauksen: laskentateho rakennetaan sinne, missä sähköä ja tilaa on jo runsaasti.

Envisionin Galaxy Campus toimii Ulanqabissa Sisä-Mongoliassa, noin 350 kilometriä Pekingistä luoteeseen. Hankkeen ensimmäinen 120 megawatin vaihe on otettu käyttöön, ja kokonaisuudelle suunnitellaan yli kahden gigawatin kapasiteettia. 352

SpaceX:n suunnitelma puolestaan koskee jopa miljoonan aurinkokäyttöisen satelliitin verkostoa. Yhtiön mukaan satelliitit voisivat toimia kiertoradalla sijaitsevina datakeskuksina ja hyödyntää lähes jatkuvaa auringonvaloa. 5 Toistaiseksi kyse on kuitenkin suunnitelmasta, ei toimivasta tekoälydatakeskusten verkostosta. Musk on sanonut ensimmäisten tekoälysatelliittien voivan lähteä matkaan vuoden 2027 viimeisellä neljänneksellä ja kokonaisuuden saavuttavan merkittävän mittakaavan vuonna 2028. 4

Envisionin ratkaisu: laskenta sähköntuotannon kylkeen

Envisionin perusidea on yksinkertainen: sen sijaan, että datakeskus odottaisi vuosia sähköverkon liitäntää, uusiutuvan energian tuotanto ja palvelimet sijoitetaan samaan kokonaisuuteen. Alueen tuuli- ja aurinkovoima syöttää sähköä suoraan laskennalle, ja akkujen on tarkoitus tasata tuotannon vaihtelua. 52

Kylmä ilmasto voi lisäksi pienentää jäähdytyksen tarvetta. Galaxy Campus yhdistää tavanomaisen maanpäällisen datakeskusinfrastruktuurin, energiavarastot, älykkään sähkönohjausjärjestelmän ja uusiutuvan sähköntuotannon. 352

Tämä haastaa Muskin lähtöoletusta ennen kaikkea käytännön tasolla. Jos tekoälylaskentaa voidaan siirtää alueille, joilla sähköä on runsaasti, sähköpulan ratkaisu ei välttämättä vaadi avaruusteknologiaa. Laskentaa ei tarvitse viedä pois Maasta, vaan lähemmäs energiantuotantoa.

SpaceX:n lupaus: sähköverkko kokonaan pois yhtälöstä

SpaceX:n mallissa datakeskus ei olisi riippuvainen minkään maan sähköverkosta. Satelliitit tuottaisivat energiaa aurinkopaneeleilla ja välittäisivät laskentatehoa verkostona kiertoradalla. SpaceX on hakenut Yhdysvaltain viestintäviranomaiselta FCC:ltä lupaa jopa miljoonalle satelliitille. 5

Avaruudessa aurinkoa on sopivilla kiertoradoilla saatavilla paljon tasaisemmin kuin maan pinnalla, mikä voisi vähentää sääolojen ja sähköverkon rajoitusten vaikutusta. 5 Malli edellyttää kuitenkin kokonaan uudenlaista infrastruktuuria: satelliittien laukaisua, lämpötilanhallintaa, tietoliikenneyhteyksiä, komponenttien suojausta ja uusien laitteiden toimittamista kiertoradalle.

Siksi vertailu ei ole yksinkertaisesti uusiutuvaa energiaa vastaan aurinkoenergiaa. Molemmat ideat perustuvat uusiutuvaan energiaan, mutta Envision käyttää maanpäällistä tuuli- ja aurinkovoimaa sekä akkuja, kun taas SpaceX siirtäisi sähköntuotannon ja laskennan avaruuteen. 52567

Käytännöllisyys vastaan teknologinen vedonlyönti

Envisionin etu on käyttöönotossa. Maan päällä voidaan hyödyntää nykyisiä palvelimia, verkkolaitteita, jäähdytysjärjestelmiä, huoltohenkilöstöä ja varaosia. Käytöstä poistuvat laitteet voidaan vaihtaa ilman raketin laukaisua.

Avaruusdatakeskus olisi riippuvainen tulevasta satelliittiarkkitehtuurista ja laukaisutahdista. Euroopan parlamentin tutkimuksen mukaan laukaisukustannus on edelleen kiertoradalle sijoitettavan infrastruktuurin keskeinen taloudellinen este. Nykyiset uudelleenkäytettävien rakettien laukaisut maksavat edelleen useita tuhansia euroja hyötykuorman kilogrammaa kohti. 1

Eräässä vertaisarvioimattomassa analyysissä oletetaan tulevaisuuden laukaisuhinnaksi 200 dollaria kilogrammalta. Sen laskelman mukaan yhden gigawatin tekoälylaskennan vieminen matalalle Maan kiertoradalle vaatisi noin 10 000 tonnia satelliitteja, noin 50 Starship V3 -laukaisua ja yksin laukaisuihin noin kaksi miljardia dollaria. Luvut perustuvat oletuksiin eivätkä kuvaa toteutunutta SpaceX:n kustannustasoa tai koko hankkeen hintaa. 2

Envisionin yhteydessä on esitetty sähkön hinnaksi noin viisi senttiä kilowattitunnilta, mutta toimitettu näyttö ei riitä vahvistamaan lukua riippumattomasti. Sitä onkin syytä pitää suuntaa-antavana arviona, ei varmistettuna kokonaiskustannuksena. 52

Kummankaan mallin todellista kokonaiskustannusta tekoälylaskentayksikköä kohti ei vielä tunneta. Envisionin tapauksessa epävarmuutta liittyy muun muassa palvelinten ja kiihdyttimien hintoihin, akkujen kestoon, verkkokustannuksiin, käyttöasteeseen ja uusiutuvan sähkön toteutuvaan hintaan. SpaceX:n tapauksessa mukaan tulevat lisäksi laukaisujen tahti, satelliittien massa, aurinkopaneelit, lämpöpatterit, säteilysuojaus, viestintä, viat, vakuutukset ja korvaavat laukaisut. 167

Jäähdytys on avaruudessa yllättävän vaikeaa

Maanpäällinen datakeskus joutuu hallitsemaan tuuli- ja aurinkovoiman vaihtelua. Sen toimintavarmuus riippuu akuista, sähkönohjauksesta, joustavista laskentakuormista sekä mahdollisista varavoima- ja verkkoratkaisuista, joita käytettävissä olevat lähteet eivät yksityiskohtaisesti kuvaa. Akkujen kerrotaan tasaavan vaihtelua, mutta niiden perusteella ei voida päätellä, kuinka paljon varmasti saatavilla olevaa uusiutuvaa sähköä kampus pystyy tuottamaan ympäri vuorokauden. 52

Avaruudessa aurinkosähkön saatavuus voi olla tasaisempaa, mutta itse jäähdytys on hankalaa. Tyhjiössä lämpö ei siirry pois ilman välityksellä, joten datakeskus ei voi luottaa maanpäälliseen tapaan ilmankiertoon. Lämpö on johdettava suuriin säteilypaneeleihin, jotka poistavat sitä infrapunasäteilynä avaruuteen. 6

Lisäksi satelliitit joutuvat kestämään säteilyä ja muita ankaria avaruusolosuhteita. Reutersin haastattelemien asiantuntijoiden mukaan avoimia kysymyksiä ovat muun muassa jäähdytys, laukaisujen hinta ja tekoälykomponenttien kestävyys. Nopeasti kehittyvät tekoälypiirit muodostavat oman ongelmansa: kiertoradalle lukittu järjestelmä voi vanhentua ennen kuin sen vaihtaminen on taloudellisesti järkevää. 7

Mitä hanke kertoo Kiinan strategiasta?

Envision sopii maanpäälliseen malliin, jossa laskentakapasiteettia keskitetään alueille, joilla energiaa ja maa-alaa on runsaasti, ja kapasiteetti yhdistetään kysyntäkeskuksiin. Käytettävissä oleva näyttö tukee Sisä-Mongolian asemaa tekoälyinfrastruktuurin sijoituspaikkana, mutta sen perusteella ei voi arvioida tarkasti Envisionin osuutta Kiinan kansallisessa laskentastrategiassa tai liittää tiettyjä kansallisia politiikkatuloksia juuri tähän kampukseen. 3

Kumpi lähestymistapa voittaa?

Envision ei osoita, että maanpäällinen uusiutuva energia olisi aina avaruusratkaisua halvempi. Tulos riippuu siitä, kuinka nopeasti tekoälyn kysyntä kasvaa, miten tehokkaiksi sirut kehittyvät, kuinka paljon sähkövarastoja tarvitaan ja millaisiksi laukaisukustannukset lopulta muodostuvat.

Hanke osoittaa kuitenkin jotakin tärkeää: sähköverkon rajoitukset eivät automaattisesti tee avaruudesta ainoaa skaalautuvaa vaihtoehtoa. Suuri uusiutuvalla energialla toimiva tekoälykampus on jo käytännössä käynnistynyt, kun taas kiertoradalla sijaitsevat datakeskukset ovat edelleen teknisesti ja taloudellisesti korkean riskin tulevaisuudenhanke.

Toisin sanoen Envision ei kumoa avaruudessa tapahtuvan tekoälylaskennan pitkän aikavälin mahdollisuutta. Se kuitenkin haastaa ajatuksen, että tekoälyn sähköpula täytyy ratkaista viemällä laskenta pois Maasta.