پروژه بلندپروازانه Starmind اسپیس‌ایکس چگونه خواهد بود!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،شرکت اسپیس‌ایکس قصد دارد در پروژه بلندپروازانه Starmind مراکز داده هوش مصنوعی را به مدار زمین منتقل کند و برای نخستین ماهواره‌های این طرح از تراشه‌های پیشرفته انویدیا استفاده کند، پروژه‌ای که در صورت تحقق می‌تواند وابستگی زیرساخت‌های هوش مصنوعی به شبکه برق، زمین و سامانه‌های خنک‌کننده زمینی را کاهش دهد، اما هم‌زمان با چالش‌های فنی، مالی و زیست‌محیطی کم‌سابقه‌ای روبه‌رو است.

به گزارش گروه ترجمه خبرگزاری برنا به نقل از انگجت، ایلان ماسک مدیرعامل اسپیس‌ایکس در جریان گزارش مالی سه‌ماهه دوم این شرکت اعلام کرده است که نخستین ماهواره‌های پروژه Starmind موسوم به AI ۱ از معماری پردازشی انویدیا بهره خواهند برد و اسپیس‌ایکس قصد دارد پرتاب آنها را از سال ۲۰۲۷ آغاز کند. ماسک تاکید کرده است که این پروژه صرفا ایده‌ای برای آینده دور نیست و توسعه آن با هدف عملیاتی‌شدن در بازه‌ای نسبتا نزدیک دنبال می‌شود.

بر اساس اطلاعات منتشرشده از سوی اسپیس‌ایکس ماهواره‌های AI ۱ به GPU‌های Rubin انویدیا و پردازنده‌های Vera مجهز خواهند شد و از سامانه Vera Rubin NVL ۷۲ به‌عنوان پلتفرم پردازشی استفاده می‌کنند. انویدیا مدعی است ماژول Vera Rubin می‌تواند در مقایسه با نسل قدیمی‌تر H ۱۰۰ تا ۲۵ برابر توان پردازشی بیشتری برای بار‌های کاری هوش مصنوعی فراهم کند.

Starmind چیست؟

پروژه Starmind بخشی از برنامه اسپیس‌ایکس برای ایجاد زیرساخت‌های پردازش هوش مصنوعی در فضاست. هدف این پروژه آن است که به‌جای ساخت مراکز داده عظیم روی زمین بخشی از توان محاسباتی موردنیاز هوش مصنوعی در مدار پایین زمین مستقر شود.

اسپیس‌ایکس در نخستین مرحله ماهواره‌های AI ۱ را به‌عنوان واحد‌های پردازشی این شبکه در مدار قرار خواهد داد. هر ماهواره قرار است حدود ۷۲ تراشه انویدیا داشته باشد مجموعه‌ای که از نظر مقیاس پردازشی تقریبا معادل یک رک سرور مرکز داده خواهد بود.

برآورد اسپیس‌ایکس این است که هر ماهواره AI ۱ بتواند به‌طور متوسط تا حدود ۱۷۵ کیلووات توان محاسباتی تولید کند. در چشم‌انداز نهایی این شرکت از استقرار تعداد بسیار بزرگی از ماهواره‌های پردازشی در مدار پایین زمین سخن گفته و هدف بلندمدت آن می‌تواند رسیدن به یک میلیون ماهواره باشد.

داده‌های پردازش‌شده در این ماهواره‌ها قرار است از طریق ارتباطات لیزری پرسرعت به زمین منتقل شوند. این ارتباطات از زیرساخت ماهواره‌ای استارلینک استفاده خواهند کرد تا نتایج پردازش‌های هوش مصنوعی میان مدار و زمین جابه‌جا شود.

یکی از مهم‌ترین دلایل اسپیس‌ایکس برای انتقال مراکز داده به فضا مسئله انرژی است. مراکز داده هوش مصنوعی به برق بسیار زیادی نیاز دارند و افزایش تقاضا برای پردازش‌های هوش مصنوعی فشار قابل‌توجهی بر شبکه‌های برق، زمین و زیرساخت‌های خنک‌کننده وارد کرده است.

اسپیس‌ایکس قصد دارد این مشکل را با استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی در مدار حل کند. ماهواره‌های AI ۱ در مداری خورشیدآهنگ قرار خواهند گرفت، مداری که به گفته این شرکت امکان می‌دهد ماهواره بخش عمده‌ای از زمان خود را در معرض نور خورشید قرار دهد.

بر اساس اطلاعات منتشرشده این ماهواره‌ها حدود ۹۸ درصد زمان در وضعیت مناسب نسبت به خورشید قرار خواهند داشت و صفحات خورشیدی عظیم آنها می‌توانند حدود ۲۱۰ کیلووات انرژی تولید کنند.

به این ترتیب اسپیس‌ایکس امیدوار است مراکز داده فضایی را از محدودیت‌های موجود در زمین از جمله ظرفیت شبکه برق و دسترسی به زمین و سامانه‌های خنک‌کننده، تا حد زیادی مستقل کند، اما تولید برق تنها نیمی از مسئله است. تراشه‌های پردازشی نیز گرمای بسیار زیادی ایجاد می‌کنند و دفع این گرما در فضا چالش خاص خود را دارد. اسپیس‌ایکس برای این منظور قصد دارد از رادیاتور‌های مایع با مساحتی حدود ۱۷۰۰ فوت مربع استفاده کند تا گرمای تولیدشده را به فضای اطراف منتقل کنند.

چالش تشعشعات فضایی برای تراشه‌های پیشرفته

با وجود مزایای بالقوه انتقال مراکز داده به فضا استفاده از پیشرفته‌ترین تراشه‌های هوش مصنوعی در مدار زمین با یک مشکل جدی به نام تابش‌های فضاییمواجه است.

تشعشعات ناشی از فعالیت خورشیدی و سایر پدیده‌های موجود در مدار پایین زمین می‌توانند باعث ایجاد خطا در عملکرد نیمه‌رسانا‌ها شوند. یکی از این مشکلات Bit Flip است؛ پدیده‌ای که در آن بر اثر تابش مقدار یک بیت از صفر به یک یا از یک به صفر تغییر می‌کند.

کوچک‌تر شدن ترانزیستور‌ها در نسل‌های جدید تراشه‌ها امکان افزایش چشمگیر توان محاسباتی را فراهم کرده است، اما همین روند می‌تواند حساسیت تراشه‌ها را در برابر تابش افزایش دهد. در تراشه‌های جدید، مقدار بار الکتریکی موردنیاز برای نمایش صفر و یک کاهش یافته و در نتیجه، اختلال‌های ناشی از تابش می‌توانند تاثیر بیشتری بر داده‌های پردازشی داشته باشند.

بنجامین لی، استاد مهندسی برق و سیستم‌های دانشگاه پنسیلوانیا پیش‌تر هشدار داده بود که استفاده از معماری‌های بسیار پیشرفته تراشه در فضا می‌تواند احتمال بروز خطا‌های داده‌ای را افزایش دهد.

البته این به معنای غیرممکن بودن استفاده از تراشه‌های پیشرفته در فضا نیست. سامانه‌های محاسباتی مدرن می‌توانند بسیاری از خطا‌ها را شناسایی و در برخی موارد اصلاح کنند. برای نمونه شرکت Starcloud پیش‌تر GPU‌های H ۱۰۰ انویدیا را به مدار فرستاده و معتقد است مراکز داده فضایی می‌توانند از نظر طول عمر به زیرساخت‌های زمینی نزدیک شوند.

گوگل نیز در بررسی‌های خود به این نتیجه رسیده است که برخی از تجهیزات پردازشی آن می‌توانند در شرایط مداری برای چند سال عملکرد قابل‌اعتمادی داشته باشند. با این حال مسئله اصلی فقط امکان تشخیص و اصلاح خطا‌ها نیست. هر بار که یک خطای ناشی از تابش شناسایی و اصلاح شود، بخشی از منابع محاسباتی و زمانی سیستم باید صرف این فرآیند شود. در نتیجه حتی اگر تشعشعات فضایی پروژه Starmind را از کار نیندازند ممکن است باعث کاهش بهره‌وری واقعی مراکز داده فضایی در مقایسه با مراکز داده زمینی شوند.

هزینه پرتاب؛ بزرگ‌ترین مانع اقتصادی

یکی دیگر از موانع جدی پروژه هزینه انتقال تجهیزات سنگین به مدار است. بر اساس یک گزارش سیاستی منتشرشده از سوی شرکت مشاوره Bain در ژوئیه ۲۰۲۶ برای اینکه مراکز داده فضایی از نظر اقتصادی توجیه‌پذیر باشند هزینه پرتاب محموله باید به حدود ۵۰ تا ۱۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم برسد.

این در حالی است که هزینه پرتاب محموله با موشک Falcon Heavy اسپیس‌ایکس در شرایط فعلی حدود ۱۵۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم برآورد می‌شود، فاصله‌ای قابل‌توجه با سطح هزینه‌ای که برای اقتصادی‌شدن مراکز داده فضایی لازم است. از سوی دیگر ابعاد ماهواره AI ۱ به اندازه‌ای است که امکان پرتاب آن با موشک Falcon ۹ وجود ندارد بنابراین بخش مهمی از آینده Starmind به موفقیت Starship موشک بزرگ و سنگین اسپیس‌ایکس وابسته خواهد بود.

اسپیس‌ایکس همچنین برای تحقق چشم‌انداز خود باید تعداد پرتاب‌های روزانه را به میزان چشمگیری افزایش دهد. اگر هدف نهایی استقرار صد‌ها هزار یا حتی یک میلیون ماهواره باشد نرخ پرتاب موردنیاز بسیار فراتر از ظرفیت فعلی صنعت فضایی خواهد بود. مسئله فقط ساخت ماهواره‌های پردازشی نیست، اسپیس‌ایکس باید بتواند آنها را با هزینه‌ای بسیار پایین‌تر از امروز و در مقیاسی بی‌سابقه به مدار منتقل کند.

چرا اسپیس‌ایکس به Rubin روی آورده است؟

ماسک در توضیح انتخاب معماری Vera Rubin گفته است این معماری بهترین گزینه موجود برای پروژه Starmind است. او همچنین معتقد است استفاده از سامانه NVL ۷۲ می‌تواند در مقایسه با طراحی‌های سنتی رک‌محور، هزینه کمتر و کارایی بیشتری داشته باشد.

اسپیس‌ایکس همچنین قصد دارد از همین معماری در مراکز داده زمینی خود استفاده کند بنابراین توسعه این پلتفرم تنها به پروژه فضایی محدود نخواهد بود.

در بلندمدت احتمالا اسپیس‌ایکس به دنبال استفاده از کارخانه مشترک خود با تسلا برای تولید تراشه خواهد بود. این طرح که با نام Terafab شناخته می‌شود پروژه‌ای بسیار بزرگ با سرمایه‌گذاری حدود ۱۱۹ میلیارد دلار است. با این حال در مرحله فعلی، اسپیس‌ایکس برای دستیابی سریع‌تر به تراشه‌های موردنیاز خود به فناوری انویدیا متکی خواهد بود.

مشکل تعمیر و نگهداری در فضا

حتی اگر اسپیس‌ایکس بر مشکلات مربوط به پرتاب، انرژی، گرما و تابش غلبه کند یک مسئله مهم دیگر باقی می‌ماند: تعمیر و نگهداری ماهواره‌ها. در مراکز داده زمینی خرابی یک سرور یا GPU را می‌توان با دسترسی فیزیکی به تجهیزات برطرف کرد، اما تعمیر یک مرکز داده در مدار زمین به‌مراتب پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر است.

با توجه به سرعت بالای پیشرفت تراشه‌های هوش مصنوعی، ممکن است از نظر اقتصادی بهتر باشد اسپیس‌ایکس به‌جای تعمیر ماهواره‌های قدیمی ماهواره‌های جدیدتر و قدرتمندتر را به مدار بفرستد. این مسئله می‌تواند به ایجاد چرخه‌ای از جایگزینی مداوم تجهیزات منجر شود.

اهمیت این موضوع زمانی بیشتر می‌شود که بدانیم حتی مراکز داده زمینی نیز با نرخ قابل‌توجهی با خرابی سخت‌افزاری مواجه‌اند. یک مطالعه منتشرشده توسط متا پس از عرضه مدل Llama ۳ نشان داد که در فرآیند‌های آموزشی طولانی‌مدت خرابی‌های مرتبط با سخت‌افزار می‌توانند در فاصله‌های زمانی کوتاه رخ دهند. اگر چنین مشکلی برای زیرساخت‌های مستقر در فضا نیز اتفاق بیفتد تعمیر یا جایگزینی تجهیزات می‌تواند به یکی از پرهزینه‌ترین بخش‌های عملیات تبدیل شود.

خطر ازدحام در مدار زمین

طرح یک میلیون ماهواره‌ای اسپیس‌ایکس نگرانی دیگری را نیز ایجاد کرده است: ازدحام مدار پایین زمین. هم‌اکنون هزاران ماهواره در مدار زمین فعال هستند و تعداد آنها با سرعت زیادی در حال افزایش است. اضافه‌شدن احتمالی صد‌ها هزار یا یک میلیون ماهواره پردازشی می‌تواند خطر برخورد میان ماهواره‌ها و زباله‌های فضایی را افزایش دهد.

هرچه تعداد ماهواره‌ها بیشتر شود، مدیریت مسیر‌های مداری و جلوگیری از برخورد نیز پیچیده‌تر خواهد شد. یک حادثه در چنین شبکه‌ای می‌تواند نه‌تنها یک ماهواره بلکه تعداد بیشتری از تجهیزات نزدیک را در معرض خطر قرار دهد و حتی زنجیره‌ای از برخورد‌ها ایجاد کند.

علاوه بر خطرات عملیاتی افزایش تعداد ماهواره‌ها نگرانی‌های زیست‌محیطی و نجومی نیز به همراه دارد. افزایش تراکم ماهواره‌ها در آسمان می‌تواند بر رصد‌های نجومی اثر بگذارد و پرسش‌های تازه‌ای درباره مدیریت پایدار مدار زمین ایجاد کند.

رویای بلندپروازانه ماسک

ماسک معتقد است بسیاری از فناوری‌های موردنیاز برای اجرای Starmind از قبل در پروژه‌های اسپیس‌ایکس به‌ویژه ماهواره‌های نسل جدید Starlink توسعه یافته‌اند و برای انتقال مراکز داده به مدار الزاما به فناوری کاملا جدیدی نیاز نیست. با این حال فاصله میان ساخت یک نمونه ماهواره‌ای و ایجاد یک شبکه محاسباتی عظیم در مدار زمین بسیار زیاد است. اسپیس‌ایکس باید هم‌زمان هزینه پرتاب را کاهش دهد ظرفیت پرتاب Starship را افزایش دهد عملکرد تراشه‌ها در برابر تشعشعات را مدیریت کند، مشکل دفع گرما را حل کند و سامانه‌ای برای نگهداری و جایگزینی صد‌ها هزار یا میلیون‌ها ماهواره ایجاد کند.

اگر این موانع برطرف شوند، Starmind می‌تواند یکی از بزرگ‌ترین تغییرات در معماری زیرساخت هوش مصنوعی باشد؛ معماری‌ای که به‌جای وابستگی کامل به زمین بخشی از توان پردازشی خود را در مدار و با استفاده مستقیم از انرژی خورشید تامین می‌کند، اما در شرایط فعلی فاصله میان این چشم‌انداز و یک زیرساخت اقتصادی و عملیاتی در مقیاس جهانی همچنان بسیار زیاد است. آینده Starmind نه فقط به قدرت تراشه‌های Rubin بلکه به توان اسپیس‌ایکس برای حل هم‌زمان معادله هزینه، انرژی، تابش، خنک‌سازی، تعمیر و ازدحام مداری وابسته خواهد بود.