簡介SpaceX的AI資料中心上太空 | Albert Yin

SpaceX的股票即將在6月12日公開發行,募資規模號稱史上最大,也有分析師認為它的餅畫得太大。不過撇開估值的爭論,在向美國證管會提交的上市文件裡,一個叫軌道資料中心的構想,其實相當有意思,值得單獨拿出來看。

這個構想要解決的,正是人工智慧算力在地面上撞到的那道牆。資料中心吃電、耗水又佔地,還得面對居民反對和電網長達數年的排隊。SpaceX在2026年6月發表的AI1,給出一個聽起來像科幻的答案:既然地面這麼擠,那就把伺服器送上軌道。AI1是這個構想的第一代衛星,SpaceX稱之為「AI衛星」。它的體型相當驚人,翼展約70公尺,比一架波音747還寬;但單顆的尖峰算力只有約150千瓦,差不多等於地面一座高階Nvidia機櫃的耗電。換句話說,要在太空裡堆出可觀的算力,得發射成千上萬顆這樣的衛星,在軌道上跑AI運算,再把結果傳回地球。

把運算搬上太空,最大的誘因是電與散熱。在特定軌道上,太陽幾乎全天照射,不必另外儲電,而太空中的太陽能板發電效率又遠高於地面。散熱則靠真空:地面資料中心光是冷卻系統就要吃掉30%到40%的能源,在太空,理論上可以把廢熱直接以紅外線輻射排進深空,既不用水也不用冰水機。

不過「太空很冷,所以散熱免費」其實是個誤解。真空裡沒有空氣能靠對流把熱帶走,唯一的散熱途徑就是輻射,而且少了大氣的過濾,太陽其實非常燙。衛星因此必須張開巨大的散熱板,讓正面朝向冷暗的深空、側緣對著太陽,才能一邊發電一邊散熱。那些概念圖之所以長得像張開翅膀的蜻蜓,原因就在這裡。

算力上了天,資料要怎麼上下傳?這得分成兩段來看。衛星與衛星之間靠雷射鏈路互連,雷射在真空中跑得比地面光纖還快,而SpaceX本來就用Starlink建好了這張雷射網,AI衛星等於直接掛在同一張網上。真正的瓶頸在天地之間:把大量資料傳回地面會受到頻譜、天氣,以及衛星每次飛過地面站上空可通訊的時間都很短等限制,在軌道上產生的資料往往多到根本送不下來。因此較務實的做法不是把所有東西都搬上天,而是讓運算在太空就近完成,只把壓縮後的結果傳回地球。也因為一來一回會增加延遲,這種架構適合訓練、批次運算這類不在意幾毫秒的工作,而不是即時互動。

太空硬體還有一個地面沒有的難題:壞了沒辦法修。如今除非派太空人上去,否則衛星幾乎無法維修。軌道資料中心的對策是乾脆「不修,整顆換」,老化或故障就讓衛星脫離軌道燒毀,再發射新的補上。這套之所以行得通,是因為 AI晶片本來大約2到3年就會過時,衛星的有效壽命與晶片的競爭壽命相當,本來就不打算用太久。太陽能板會被輻射與微小碎片緩慢損耗,同樣算進設計壽命,到期就連整顆一起替換。而既然是整顆汰換,每換一次就得再發射一顆上去,重量於是直接決定成本。這種衛星到底多重,SpaceX沒有明講,只給了每噸70千瓦這個數字,回推約2公噸;但也有分析認為,把散熱板、太陽能板、電池與結構全算進去,實際更接近6公噸。是2噸還是6噸,會讓發射這筆帳差到3倍。

把這些拼起來會發現,軌道資料中心的優勢在物理上是成立的,難處也都不是無解,但每一個解法最後都指向同一筆帳:發射成本。無論是把巨大的散熱板與太陽能板送上天,還是一次次地整顆汰換,都得靠夠便宜的火箭才划算,而這正押在SpaceX還在試飛的Starship上。AI1的2顆原型預計2027年初才升空,距離真正的商業運轉還有一段路。它究竟會成為運算的新大陸,還是一個被發射成本卡住的構想,答案恐怕得等Starship先給出來。

【圖說】

衛星的太陽能板正面迎向太陽發電,散熱板則以側緣對著太陽、正面朝向深空;兩個面彼此垂直,發電與散熱因此互不衝突。深空指的是避開太陽與地球之後望出去的那片冷暗背景,溫度約攝氏負270度,是廢熱最終的去處。不過在低軌道,地球仍會以自身的紅外輻射與反射的陽光,把一部分熱回照到散熱板上。

中美網路爭霸 | 郭譽申

中美網路(含通訊)爭霸是中美全面競爭的重要一部份。筆者退休前的專業是網路軟體,只能熟悉廣闊的網路技術的一小部份,《中國網路圈套》([1])相當全面地介紹中國和美國在全球網路技術和市場的發展和競爭狀況,而尤其著重前者(中國)。[1] 涵蓋面廣,相當難得,可惜完全站在美國一方,一再批評中國,並企圖削弱中國的網路發展,因此有失客觀性,是其缺點。

[1] 涵蓋的網路技術和市場包括寬頻互聯網、監視器和系統、智慧/安全城市、海底電纜、雲端服務、衛星導航系統、以及基於低軌衛星的互聯網等。書中對華為公司從建立到發展有頗多著墨。由敵對者(作者)口中更可以看到真實的華為。

華為現在擁有高科技的燦爛光環,但它是從低科技(最初製造電話交換機)和艱困環境裡一步步爬出來的,拉近了全球城鄉間的數位落差。『華為的員工還在學習,但他們願意前往西方公司不願意去的地方。一名勇敢的員工在俄羅斯待了13個月後,同意前往葉門幫助建設該國的國家網路,「葉門國家窮困,各方面的條件都比較艱苦,高溫、高海拔,衛生、交通、安全都很差,」他回憶:「烈日當頭,停電,酷熱難熬,睡在地窖。」』

作者一方面批評海康衛視等中國企業生產的監視系統精準度不佳,一方面指控中國利用這些系統幾乎達到《1984》裡的全面監控。這兩者實在矛盾。世界各地,包括台灣,都到處裝設監視系統以追蹤犯罪,中國大陸這樣做,就成為滔天大罪!以監視系統追蹤犯罪,只針對少數特定人,並且由偵察犯罪的人員辨識判定,因此可行。另一方面,針對多數不特定人,由監視系統自動辨識、精準判定,不僅現在做不到,恐怕是永遠的科學幻想。哪來全面監控的社會?

馬斯克(Elon Musk)於2002年創辦的SpaceX公司是非常著名的航太製造和太空運輸廠商,目標是降低太空運輸的成本,並進行火星殖民。SpaceX也開發出星鏈系統(Starlink),是基於低軌衛星群的互聯網服務。SpaceX已營運超過20年仍未達收支平衡,而「走在他(馬斯克)前頭的先驅都失敗了」。這呈現中美的差異,美國有更支持冒險創新的環境,而中國比較穩紮穩打,利用後發優勢,避免犯錯損失。

網路(含通訊)是一個廣闊的科技領域,隨時都有變化,[1] 當然不可能預測中美的網路爭霸誰將勝出,而且這不是贏者全拿的競爭,双方只是爭取在全球網路市場占據最大的份額。

作者給美國的建議沒啥新意,就是先聯合歐洲、日本等富裕民主國家,然後擴及其他國家(特別指出印度的重要),共同對抗中國在全球網路市場的攻城略地。另一方面,中國的一帶一路規畫,主要針對發展中國家,結合實體基礎設施與網路基礎設施的整合建構,賦予中國網路發展不小的優勢。

美國自2019年中開始禁止美國及其盟國銷售先進的晶片給華為,使華為受創不小,但活下來了。美國自去年10月開始限制美商出售特定的先進晶片與先進晶片的製造設備給中國廠商,也限制美國公民在中國從事可能構成美國國安威脅的工作(如半導體)。這些措施實行的時間尚短,其影響仍有待觀察。

美國無理打壓中國的半導體和網路產業,背棄自由貿易精神,有何顏面擔任世界的領導者?

[1] Jonathan E. Hillman《中國網路圈套:數位絲路如天羅地網控制全球未來,美國華府智庫專家的關鍵報告》商業周刊 ,2022。(The Digital Silk Road: China’s Quest to Wire the World and Win the Future, 2021)