وقتی داده از زمین جدا می شود آینده هوش مصنوعی در فضا!

به گزارش سئو سی، یکی از نوآورانه ترین راهکار ها برای مواجهه با مصرف روز افزون انرژی و آلودگی زیست محیطی مراکز داده هوش مصنوعی، انتقال بخشی از زیرساخت پردازشی به مدار زمین است.

به گزارش سئو سی به نقل از مهر؛ در دهه اخیر، مراکز داده به عنوان ستون فقرات زیرساخت دیجیتال جهانی به یکی از حیاتی ترین اجزای تمدن دیجیتال بدل شده اند. این مراکز نه تنها بستر اصلی ذخیره و پردازش داده های شبکه های اجتماعی، خدمات ابری و تجارت الکترونیک هستند، بلکه زیرساخت بنیادین سامانه های هوش مصنوعی و یادگیری عمیق را نیز می سازند. رشد نمایی اینترنت اشیا، افزایش حجم داده ها و احتیاج به تحلیل لحظه ای اطلاعات سبب شده است که میزان داده های تولیدی بشر در هر شبانه روز به چندین زتابایت برسد. چنین رشدی نیازمند توان پردازشی عظیم و شبکه ای جهانی از مراکز داده است که بصورت شبانه روزی فعال باشند. اما این گسترش بی وقفه هزینه های سنگینی همچون مصرف بی رویه انرژی الکتریکی، انتشار حرارت و دی اکسید کربن و تخریب محیط زیست در مقیاس کلان در پی دارد. پژوهش های آژانس بین المللی انرژی نشان داده است که تنها خنک سازی مراکز داده بزرگ در مناطق گرمسیری، سهم قابل توجهی از مصرف برق شهری را تشکیل می دهد. در این شرایط، محدودیت منابع و دغدغه پایداری زیست محیطی، مهندسان را به جست وجوی گزینه های رادیکال تر سوق داده است. یکی از نوآورانه ترین راهکار ها در این حوزه، انتقال قسمتی از زیرساخت پردازشی به مدار زمین محسوب می شود؛ ایده ای که تا همین اواخر در بین داستان های علمی تخیلی جای داشت اما امروز با پیشرفت فناوری پرتاب، انرژی خورشیدی فضایی و رباتیک، درحال تبدیل شدن به یکی از جدی ترین گزینه های مهندسی آینده است.

بحران انرژی و محدودیت زیرساخت های زمینی

مراکز داده زمینی هم اکنون در نقطه ای بحرانی از تلاقی تقاضا و ظرفیت قرار دارند. از یک سو رشد تصاعدی مدلهای هوش مصنوعی و احتیاج به توان پردازشی عظیم، تقاضا برای ساخت مراکز داده جدید را به سرعت افزایش داده است و از طرفی محدودیت انرژی، فضا و منابع خنک کننده مانعی جدی در راه این توسعه به شمار می آیند. گزارش های آژانس بین المللی انرژی نشان داده است که در سال ۲۰۲۳ حدود ۱ تا ۱.۵ درصد از کل انرژی مصرفی جهان به مراکز داده اختصاص یافته و در صورت ادامه روند کنونی، این سهم تا پایان دهه به بیشتر از دو برابر افزایش خواهد یافت. فشار بر شبکه های برق در ایالات متحده و اروپا حال به حدی رسیده است که برخی مناطق وادار به اعمال محدودیت های زمانی برای مصرف برق مراکز داده شده اند. تنها در بریتانیا، غول های فناوری مانند گوگل، مایکروسافت و آمازون بالاتر از ۲۰ میلیارد پوند برای توسعه زیرساخت های پردازش ابری و هوش مصنوعی سرمایه گزاری نموده اند تا بتوانند پاسخگوی افزایش بی وقفه احتیاج به پردازش داده باشند. از طرف دیگر، ساخت هر دیتاسنتر در مقیاس بالا، نیازمند ده ها هزار متر مربع زمین و میلیونها لیتر آب در سال برای سامانه های خنک کننده است. در کشورهایی با اقلیم خشک، این مصرف گسترده آب سبب نگرانی های زیست محیطی و تنش های محلی شده است. علاوه بر این، تمرکز مراکز داده در مناطق خاص موجب ایجاد نابرابری جغرافیایی در دسترسی به توان پردازشی می شود و فشار مضاعفی بر زیرساخت های شهری و شبکه های برق وارد می نماید. از این منظر، محدودیت انرژی و فضا نه فقط مانعی فنی، بلکه مسئله ای راهبردی در آینده حکمرانی داده بحساب می آید.

فضا به عنوان مرز جدید زیرساخت دیجیتال

در چنین شرایطی، شرکتهای فناوری غربی همچون «Lumen Orbit» در ایالات متحده و پروژه اروپائی «Ascend»، مسیر تازه ای را در پیش گرفته اند و در عمل گام نخست را در تحقق رؤیای توسعه مراکز داده فضایی برداشته اند. انتقال زیرساخت های پردازشی به مدار پایین زمین، مفهومی استراتژیک است که می تواند خیلی از محدودیت های زمین پایه را برطرف کند. فضا مزیت های بالقوه ای دارد که بر روی زمین دست نیافتنی هستند. انرژی خورشیدی مداوم و بدون وقفه، امکان خنک سازی طبیعی در خلأ، فقدان محدودیت های زیست محیطی و رهایی از فرایندهای زمان بر اداری همچون مجوزهای ساخت، همچون عواملی هستند که می توانند این مراکز را به زیرساخت هایی پایدار، کم هزینه و مقیاس پذیر بدل نمایند. شرکت آمریکایی «Lumen Orbit» درحال توسعه نمونه اولیه ای است که مقرر است امسال در مدار زمین آزمایش شود. این سامانه از نظر عملکردی، یک دیتاسنتر مستقل مداری است که داده های خام دریافتی از ماهواره های رصدی و مخابراتی را با استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی فشرده سازی و تحلیل می کند تا حجم داده های انتقالی به زمین به میزان شایان توجهی کم شود. بدین ترتیب، نه تنها کارآیی ارتباطات فضایی بیشتر می شود بلکه مصرف پهنای باند زمینی نیز بهینه می شود. در سوی دیگر، پروژه اروپائی «Ascend» که تحت حمایت شرکت دفاعی فرانسوی «Thales» اجرا می شود، یکی از جامع ترین مطالعات مهندسی در حوزه مراکز داده فضایی را به انجام رسانده است. نتایج این مطالعه ۱۸ ماهه نشان داده که در صورت کاهش ده برابری انتشار کربن ناشی از پرتاب موشک ها، این طرح از نظر اقتصادی و زیست محیطی قابل توجیه است. این پروژه می خواهد در یک افق ۲۵ ساله، ظرفیت پردازشی معادل یک گیگاوات را در مدار زمین مستقر کند که در مقیاس جهانی، قدمی بزرگ در جهت ایجاد نسل جدیدی از زیرساخت های دیجیتال مبتنی بر انرژی خورشیدی فضایی به شمار می آید. همین طور تحلیل های صورت گرفته در رابطه با پروژه «Ascend» نشان داده است که استقرار چنین مراکزی می تواند به کاهش فشار بر شبکه های برق زمینی اروپا و بهبود توازن انرژی در صنعت داده منجر شود و از نظر امنیت داده، با بوجودآوردن یک شبکه توزیع شده مداری، سطح جدیدی از تاب آوری سایبری جهانی را شکل دهد.

چالش های فنی و مهندسی: از پرتاب تا نگهداری

با وجود مزایای آشکار، چالش های فنی، اقتصادی و ایمنی این طرح عظیم آنرا به پروژه ای از جنس ماموریت های بلندپروازانه و دور از ذهن بدل کرده است. نخست، هزینه پرتاب محموله های سنگین به مدار بازهم خیلی بالا است. هرچند شرکت هایی مانند «SpaceX» و «Blue Origin» با استفاده از فناوری های پرتاب چندبار مصرف و طراحی موتورهای سوخت ترکیبی توانسته اند هزینه هر کیلوگرم محموله را از بالاتر از ۲۰ هزار دلار در دهه گذشته به کمتر از 3000 دلار کاهش دهند، اما برای استقرار یک دیتاسنتر کامل که صدها تن وزن دارد هنوز میلیاردها دلار هزینه لازم است. دوم، تأخیر ذاتی در ارتباطات میان زمین و مدارهای بالا که در حدود چند صد میلی ثانیه است، بر کارآیی تبادل داده و خدمات بلادرنگ اثر می گذارد. شبکه های ماهواره ای مانند استارلینک با بوجودآوردن صورت بندی های عظیم در مدار پایین، تا حدی این شکاف را کاهش داده اند، اما برای پشتیبانی از عملیات حساس هوش مصنوعی با احتیاج به واکنش فوری، این تأخیر بازهم مسئله ای کلیدی است. سوم، تهدیدات طبیعی فضا همچون اشعه های خورشیدی، طوفان های ژئومغناطیسی و مواجهه با زباله های مداری خطر جدی برای پایداری عملیات محسوب می شوند. برآورد می شود که بالاتر از ۳۰ هزار قطعه زباله بزرگ تر از ده سانتی متر در مدار زمین وجود دارد که برخورد هر یک از آنها می تواند سبب از کار افتادن کامل تأسیسات شود. برای رویارویی با این تهدیدها، استفاده از سپرهای چندلایه، طراحی مدارهای پویا و سامانه های شناسایی خودکار در دست توسعه است. افزون بر این، تعمیر و نگهداری چنین تأسیساتی بدون حضور انسان در مدار، مستلزم اتکا به روبات های تخصصی و سامانه های خودکار تعمیراتی است که باید قادر به انجام وظایفی چون تعویض ماژول ها، تنظیم آنتن ها و تعمیر مدارهای الکترونیکی در وضعیت تابش بالا باشند. با توجه به چالش های ذکر شده، میتوان نتیجه گرفت که این فناوری هنوز در مراحل آزمایشی است و توسعه آن به سرمایه گذاری کلان و همکاری میان صنعت هوافضا و بخش هوش مصنوعی نیاز دارد. سرانجام، بازیافت قطعات مستعمل، دفع ایمن زباله های فضایی و برگرداندن ماژول های غیرفعال به مدار پایین، خود چالش های محیطی و فنی تازه در مقابل صنعت فضایی نوظهور داده به شمار می آیند.

آینده راهبردی و نقش اقتصاد فضایی

به زعم خیلی از کارشناسان، این ایده پیوندی میان تحول دیجیتال، اقتصاد فضایی و آینده حکمرانی فناوری به وجود می آورد. مراکز داده فضایی نه تنها یک پروژه فناورانه بلکه قسمتی از بازآرایی ساختار قدرت در عصر داده محسوب می شوند، برای اینکه کنترل زیرساخت پردازش در مدار می تواند توازن نفوذ فناورانه میان دولت ها و شرکتهای بزرگ را تغییر دهد. جف بزوس، بنیان گذار آمازون و شرکت فضایی «Blue Origin»، بر این باور است که در بازه زمانی ۱۰ تا ۲۰ سال آینده، مراکز داده گیگاواتی در مدار زمین قرار خواهند گرفت و از نظر بهره وری، هزینه و پایداری، بر تمامی مراکز زمینی غلبه خواهند کرد. او استدلال می کند که انرژی خورشیدی پیوسته در مدار، نه تنها می تواند محدودیت های تولید انرژی در زمین را برطرف کند بلکه امکان آموزش مستمر خوشه های عظیم هوش مصنوعی را بدون تحمیل فشار بر شبکه های برق ملی فراهم خواهد آورد. از دید او، فضا بستری است که در آن انرژی بی وقفه و پاک در دسترس می باشد، شرایط محیطی برای خنک سازی طبیعی بهینه است و اتصال میان منظومه های ماهواره ای می تواند شبکه ای جهانی از مراکز داده مداری بوجود آورد. بزوس طی روزهای اخیر در سخنرانی خود در هفته فناوری ایتالیا توضیح داد همان گونه که ماهواره های هواشناسی و ارتباطی طی نیم قرن گذشته بنیان اقتصاد جهانی اطلاعات را شکل دادند، نسل جدید ماهواره ها و ایستگاههای پردازشی نیز می توانند شالوده اقتصاد داده و هوش مصنوعی را از زمین به مدار منتقل کنند. به باور او، این تحول نه فقط قدمی فناورانه بلکه جهشی تمدنی است که در آن فضا به سکوی اصلی توسعه صنعت داده، آموزش مدلهای هوش مصنوعی و حتی تولید انرژی دیجیتال تبدیل خواهد شد. به زعم خیلی از کارشناسان، چنین دیدگاهی، آغازگر عصر جدیدی از رقابت برای تصاحب مدارهای پردازشی و منابع انرژی خورشیدی فضایی است که ابعاد ژئوپلیتیکی آن در دهه های آینده نمود بیشتری خواهد یافت.

الزامات حکمرانی و پرسش های سیاستی

تحقق چنین چشم اندازی مستلزم هم گرایی مجموعه ای پیچیده از فناوری های نوپدید و چارچوب های سیاستی هماهنگ است. در گام نخست، کاهش هزینه پرتاب و افزایش ظرفیت حمل محموله های سنگین به مدار، کلید اصلی موفقیت پروژه های مراکز داده فضایی است. توسعه موشک های چندبار مصرف، سامانه های پیشران الکتریکی و فناوری های پرتاب با سوخت کم کربن، می تواند مسیر استقرار اقتصادی این مراکز را هموار کند. در گام دوم، طراحی سامانه های خنک کننده زگار با شرایط خلاء و مدارهای حرارتی با قابلیت تنظیم خودکار برای ممانعت از نوسان دما در محیط فاقد جو، از اهمیت حیاتی برخوردار است، برای اینکه کنترل حرارت در وضعیت خلأ، چالشی مهندسی و ایمنی است که تا حالا تنها در ایستگاههای فضایی در مقیاس کوچک آزمایش شده است. از طرف دیگر، طراحی مدارهای امن و هوشمند برای ممانعت از تراکم مداری و مواجهه با زباله های فضایی، نیازمند همکاری چندجانبه میان نهادهای بین المللی است. همین طور مدیریت زباله های مداری و تدوین مقررات الزام آور برای پاک سازی آنها، قسمتی از الزامات آینده حکمرانی فضایی خواهد بود. در همین جهت، هم اینک نیاز فوری به تدوین چارچوب های حقوقی نوین برای اختصاص مدارها، بهره برداری از انرژی خورشیدی فضایی و تضمین امنیت داده ها در خارج از جو احساس می شود. مسایل در ارتباط با مالکیت داده، حریم خصوصی، امنیت سایبری و کنترل زیرساخت های حیاتی در فضا نیز می تواند به مناقشه ای ژئوپلیتیکی تبدیل گردد. افزون بر این، پرسش های اخلاقی در رابطه با حق بهره برداری از منابع طبیعی فضا، آثار زیست محیطی پرتاب های مکرر و نابرابری دسترسی کشورها به زیرساخت های مداری، بُعد جدیدی از این چالش جهانی را آشکار می کند.

جمع بندی: قدمی میان واقعیت و رؤیا

سرانجام، میتوان نتیجه گرفت که مراکز داده فضایی دیگر فقط یک آرزو یا خیال پردازی مهندسی نیستند، بلکه پاسخی بالقوه به بحران رو به تشدید انرژی دیجیتال و فشار زیست محیطی زیرساخت های پردازشی فعلی محسوب می شوند. این مراکز می توانند از ترکیب خودکفایی انرژی با استفاده از منابع خورشیدی مداوم، حذف احتیاج به خنک سازی سنتی و کاهش ردپای کربنی شبکه های عظیم هوش مصنوعی، الگویی تازه از پایداری فناورانه عرضه کنند. از نظر اقتصادی نیز استقرار چنین مراکزی می تواند وابستگی صنعت داده به زیرساخت های زمینی پرهزینه را کم کند و ظرفیت پردازش در مقیاس جهانی را بدون فشار مضاعف بر شبکه های برق ملی افزایش دهد. با این وجود، تحقق این چشم انداز مستلزم عبور از مجموعه ای از موانع فنی و سیاستی است. پرتاب پایدار و کم هزینه به مدار، نگهداری تجهیزات در مقابل تابش های کیهانی، اطمینان از امنیت سایبری داده ها در محیط خارج از جو و ایجاد رژیم حقوقی جدید برای بهره برداری از مدارها، چالش هایی هستند که هنوز پاسخ قطعی نیافته اند. آینده زیرساخت های هوش مصنوعی، احیانا در فراسوی ابرها رقم خواهد خورد، جایی که فضا نه فقط میدان رقابت قدرت ها بلکه سکوی جدیدی برای باز تعریف معماری داده جهانی و اقتصاد دانش است. بطور خلاصه هرچند شرکت هایی مانند SpaceX و Blue Origin با استفاده از فناوری های پرتاب چندبار مصرف و طراحی موتورهای سوخت ترکیبی توانسته اند هزینه هر کیلوگرم محموله را از بالاتر از ۲۰ هزار دلار در دهه گذشته به کمتر از 3000 دلار کاهش دهند، اما برای استقرار یک دیتاسنتر کامل که صدها تن وزن دارد هنوز میلیاردها دلار هزینه لازم است. افزون بر این، تعمیر و نگهداری چنین تأسیساتی بدون حضور انسان در مدار، مستلزم اتکا به ربات های تخصصی و سیستم های خودکار تعمیراتی است که باید قادر به انجام وظایفی چون تعویض ماژول ها، تنظیم آنتن ها و تعمیر مدارهای الکترونیکی در وضعیت تابش بالا باشند. با عنایت به چالش های ذکر شده، میتوان نتیجه گرفت که این فناوری هنوز در مراحل آزمایشی است و توسعه آن به سرمایه گذاری کلان و همکاری میان صنعت هوافضا و بخش هوش مصنوعی نیاز دارد.

منبع: seoc.ir

1404/07/26

10:24:58

5.0 / 5

تگهای خبر: آموزش , الكترونیك , الكتریكی , اینترنت

این مطلب سئوسی را می پسندید؟

(1)

(0)

تازه ترین مطالب مرتبط

نظرات بینندگان در مورد این مطلب

نظر شما در مورد این مطلب

نام:

ایمیل:

نظر:

سوال:

= ۶ بعلاوه ۲