AI 太火,算力不夠用,這句話在科技圈說(shuō)了很長(zhǎng)時(shí)間。
隨著生成式 AI、超大規(guī)模模型對(duì)計(jì)算資源需求的爆炸式增長(zhǎng),傳統(tǒng)地面數(shù)據(jù)中心的能源消耗、土地和冷卻等瓶頸日益凸顯。于是,各種腦洞大開(kāi)的新解決方案開(kāi)始涌現(xiàn):建在海底的、建在極地的、建在沙漠的……
但北京這次更直接:把數(shù)據(jù)中心送上太空。太空有幾個(gè)天然優(yōu)勢(shì):持續(xù)穩(wěn)定的太陽(yáng)能輸入、真空環(huán)境帶來(lái)的輻射散熱、不占用地面土地與能源指標(biāo)。在本月的美國(guó)沙特投資論壇上,馬斯克也表示,未來(lái)四到五年內(nèi),在軌道上運(yùn)行大規(guī)模人工智能系統(tǒng)將比在地球上運(yùn)行同類(lèi)系統(tǒng)更具成本效益。其核心理由就是:太空中的免費(fèi)太陽(yáng)能與相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的散熱。
日前,北京舉辦太空數(shù)據(jù)中心建設(shè)工作推進(jìn)會(huì),擬在 700–800 公里晨昏軌道部署太空數(shù)據(jù)中心,目標(biāo)是建成“超千兆瓦(GW)級(jí)”集中式算力星座。
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(來(lái)源:北京星辰未來(lái)空間技術(shù)研究院)
根據(jù)推進(jìn)會(huì)上發(fā)布的方案,北京的太空數(shù)據(jù)中心建設(shè)將分為三個(gè)階段。第一階段:2025 年至 2027 年,突破太空數(shù)據(jù)中心能源與散熱等關(guān)鍵技術(shù),迭代研制試驗(yàn)星,建設(shè)一期算力星座,計(jì)劃總功率達(dá) 200KW、算力規(guī)模達(dá) 1000POPS,實(shí)現(xiàn)“天數(shù)天算”應(yīng)用目標(biāo);第二階段:2028 年至 2030 年,突破太空數(shù)據(jù)中心在軌組裝建造等關(guān)鍵技術(shù),降低建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本,建設(shè)二期算力星座,實(shí)現(xiàn)“地?cái)?shù)天算”應(yīng)用目標(biāo);第三階段:2031 年至 2035 年,衛(wèi)星大規(guī)模批量生產(chǎn)并組網(wǎng)發(fā)射,在軌對(duì)接建成大規(guī)模太空數(shù)據(jù)中心,支持未來(lái)“天基主算”。
隨著計(jì)劃的公布,參與項(xiàng)目背后的主要力量也浮出水面。據(jù)悉,牽頭該項(xiàng)目的主要是北京星辰未來(lái)空間技術(shù)研究院及其附屬公司。另外,會(huì)議還啟動(dòng)了一個(gè)空間數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新聯(lián)盟,匯集了 24 家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè),專(zhuān)注于空間數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和應(yīng)用。
北京星辰未來(lái)空間技術(shù)研究院由中關(guān)村科學(xué)城公司、中關(guān)村科服公司、環(huán)宇基金會(huì)和中科星圖 4 家單位于 2024 年 4 月共同發(fā)起成立。主要面向商業(yè)航天巨型星座建設(shè)需求,開(kāi)展交叉應(yīng)用基礎(chǔ)研究和太空算力星座等特色星座的論證研究。其愿景也相當(dāng)宏偉:2035 年前建設(shè) GW 級(jí)功率的超大規(guī)模太空數(shù)據(jù)中心,提升恒星能量利用水平;2040 年前實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)質(zhì)量的小行星資源開(kāi)發(fā)和利用,提升行星物質(zhì)轉(zhuǎn)移效率;2050 年前建成可容納百萬(wàn)人的地外生存基地,提升人類(lèi)跨星球文明遷徙能力。
北京軌道辰光科技有限公司則是該研究院的首個(gè)孵化落地的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目,核心任務(wù)是在地球晨昏軌道發(fā)射部署算力衛(wèi)星,組成太空數(shù)據(jù)中心。該公司在今年 6 月份完成了首輪及加輪融資,總金額人民幣 1.4 億元。
推進(jìn)會(huì)上,相關(guān)人員也披露,數(shù)據(jù)中心第一代實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“辰光一號(hào)”的研制工作已經(jīng)完成,計(jì)劃于 2025 年底或 2026 年初發(fā)射。
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(來(lái)源:Pixabay)
北京這次路線圖雖為首次系統(tǒng)提出,但“太空算力”并非空穴來(lái)風(fēng),國(guó)內(nèi)外已有多項(xiàng)相關(guān)實(shí)踐。
中國(guó)在體系化組網(wǎng)、算力規(guī)模與自主技術(shù)上取得顯著先發(fā)優(yōu)勢(shì)。由之江實(shí)驗(yàn)室牽頭的 12 顆智能計(jì)算衛(wèi)星 于 2025 年 5 月發(fā)射,建成具備整軌互聯(lián)能力的太空算力網(wǎng)雛形 ;中科天算提出的萬(wàn)卡級(jí)別太空超算中心構(gòu)想,目標(biāo)在太陽(yáng)同步軌道部署模塊化超算中心,解決太空環(huán)境下的散熱、輻射和分布式計(jì)算難題。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃明年發(fā)射全尺寸 GPU,驗(yàn)證從遙感采集到模型決策的閉環(huán)鏈路。
美國(guó)依托成熟的商業(yè)航天生態(tài),在太空計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)上保持強(qiáng)勢(shì)探索。SpaceX 計(jì)劃在 Starlink V3 衛(wèi)星中集成星載 AI 模塊,探索在軌數(shù)據(jù)處理;馬斯克提出以星鏈為基礎(chǔ)建設(shè)太空數(shù)據(jù)中心,目標(biāo)通過(guò)星艦實(shí)現(xiàn)每年 100GW 級(jí)部署;貝佐斯提出未來(lái) 10-20 年建設(shè)千兆瓦級(jí)太空云計(jì)算中心構(gòu)想;今年 11 月初,谷歌公司宣布啟動(dòng)其“捕光者計(jì)劃”,計(jì)劃在 2027 年初發(fā)射兩顆搭載 Trillium 代 TPU 的原型衛(wèi)星,將強(qiáng)大的 AI 算力從地球上空的虛擬云端,直接部署到太空中。
歐洲整體推進(jìn)較為謹(jǐn)慎,聚焦綠色轉(zhuǎn)型與可行性驗(yàn)證。歐盟“太空數(shù)據(jù)中心計(jì)劃” 納入歐盟“地平線”綠色轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略,目標(biāo)構(gòu)建低碳算力集群,已完成可行性論證;歐空局通過(guò) Φ-Sat-2 等衛(wèi)星試驗(yàn)在軌 AI 處理,但尚未集成大規(guī)模算力模塊;Iris2 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前以通信服務(wù)為主,算力模塊集成較慢。
從北京的路線圖到全球各地的試驗(yàn)項(xiàng)目,太空算力正從想象走向工程實(shí)現(xiàn)。然而,它仍面臨巨大挑戰(zhàn):在軌散熱能力仍受限于輻射機(jī)制、星載 GPU 的抗輻射設(shè)計(jì)尚未成熟、大規(guī)模結(jié)構(gòu)展開(kāi)、在軌維護(hù)仍在早期階段、數(shù)據(jù)回傳帶寬可能制約模型訓(xùn)練、成本可控性仍需進(jìn)一步驗(yàn)證等等。
太空數(shù)據(jù)中心是一個(gè)高度前沿的方向,其發(fā)展不僅依賴火箭、能源、通信和計(jì)算技術(shù)的突破,也需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)投入與工程實(shí)踐。未來(lái)幾年,將是太空算力從概念走向驗(yàn)證、從單點(diǎn)試驗(yàn)走向體系化建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期。最終,太空能否成為下一代大型 AI 系統(tǒng)的主要計(jì)算場(chǎng)所,仍有待技術(shù)、成本和安全性的共同推動(dòng)。
1.https://www.bain.com/insights/how-can-we-meet-ais-insatiable-demand-for-compute-power-technology-report-2025/
2.https://www.globalbrandsmagazine.com/china-space-based-supercomputing/
3.https://baist.ac.cn/
4.https://www.tomshardware.com/tech-industry/artificial-intelligence/spacex-ceo-elon-musk-says-ai-compute-in-space-will-be-the-lowest-cost-option-in-5-years-but-nvidias-jensen-huang-says-its-a-dream
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