Eski NASA mühendisi: Uzay veri merkezi kurmak, duyduğum en kötü kötü fikir.

Eski bir NASA mühendisi ve Google bulut uzmanı, uzayda bir veri merkezi inşa etmenin neden tamamen gerçekçi olmayan bir fikir olduğunu, güç ve ısı dağılımından radyasyon toleransına kadar her konuda zorlayıcı olduğunu açıklıyor. Bu makale Taranis tarafından yazılan bir makaleden türetilmiştir ve derlenmiş, derlenmiş ve yazılmıştır. (Özet: Bu adam uzaya bir bitcoin madencilik makinesi göndermek istiyor: sınırsız güneş ışığı + sıfır soğutma ücreti bir BTC madenciliği mekânıdır) (Arka plan eki: Üç Boğaz Barajı'nı uzaya taşıyın) Çin bir güneş enerjisi santrali inşa etmeyi planlıyor ve insanlık enerji özgürlüğünü memnuniyetle karşılayacak mı? Açıklığa kavuşturmak için, uzay elektroniği alanında doktora yapmış eski bir NASA mühendisi / bilim adamıyım. Ayrıca 10 yıldır Google'dayım, YouTube ve yapay zeka bilgi işlem gücünü dağıtmaktan sorumlu bulut bölümü de dahil olmak üzere şirketin çeşitli bölümlerinde çalışıyorum, bu yüzden bu konuda konuşmak için çok nitelikliyim. Basitçe söylemek gerekirse: bu kesinlikle korkunç bir fikir ve gerçekten hiç mantıklı değil. Bunun birçok nedeni var, ancak sonuç olarak, veri merkezlerinin çalışması için gereken elektroniklerin, özellikle de AI bilgi işlem gücünü GPU'lar ve TPU'lar şeklinde dağıtanların, uzayda çalışmak için tamamen uygun olmamasıdır. Daha önce bu alanda çalışmadıysanız, sezgisel varsayımlarda bulunmaya karşı uyarıyorum, çünkü uzay donanımının uzayda gerçekten çalışmasını sağlamanın gerçekliği mutlaka açık değildir. İnsanların bunu yapmak istemesinin bir numaralı nedeni, uzayda bol miktarda elektrik olması gibi görünüyor. Durum bu değil. Temelde sadece iki seçeneğiniz var: güneş ve nükleer. Solar, fotoselli bir dizi güneş paneli yerleştirmek anlamına gelir - temelde İrlanda'daki evimin çatısında, sadece uzayda bir cihaza eşdeğerdir. İşe yarıyor, ancak sihirli bir şekilde yere güneş panelleri kurmaktan daha iyi değil - atmosferde çok fazla elektrik kaybetmiyorsunuz, bu yüzden gereken alan hakkındaki sezginiz kabaca doğru. Uzayda şimdiye kadar konuşlandırılan en büyük güneş enerjisi dizisi, zirvede 200kW'ın biraz üzerinde güç sağlayan Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) sistemidir. Sistemin konuşlandırılmasının birkaç Uzay Mekiği uçuşu ve çok fazla çalışma gerektirdiğini belirtmek önemlidir - yaklaşık 2.500 metrekare, bir Amerikan futbolu sahasının yarısından daha büyük. NVIDIA H200'ü referans olarak kullanarak, her GPU cihazının güç gereksinimi çip başına yaklaşık 0,7 kW'tır. Bunlar tek başına çalışamaz ve güç dönüşümü %100 verimli değildir, bu nedenle GPU başına 1kW aslında daha iyi bir kıyaslama olabilir. Sonuç olarak, devasa, ISS boyutlu bir dizi yaklaşık 200 GPU'ya güç sağlayabilir. Kulağa çok gibi geliyor, ancak biraz perspektif tutalım: OpenAI'nin Norveç'teki yaklaşan veri merkezinin, her biri muhtemelen H200'den daha fazla güce aç olan 100.000 GPU'yu barındırması amaçlanıyor. Bu kapasiteye ulaşmak için 500 ISS boyutunda uydu fırlatmanız gerekiyor. Karşılaştırıldığında, tek bir sunucu rafı (NVIDIA'nın önceden yapılandırılmış satışları gibi) 72 GPU tutacaktır, bu nedenle her dev uydu yalnızca yaklaşık üç rafa eşdeğerdir. Nükleer enerji de yardımcı olmayacak. Burada nükleer reaktörlerden bahsetmiyoruz - yaklaşık 50W – 150W arasında tipik bir güç çıkışına sahip radyoizotop termoelektrik jeneratörlerden (RTG'ler) bahsediyoruz. Bu nedenle, tek bir GPU'yu çalıştırmak bile yeterli değildir, birini size kritik bir plütonyum parçası vermeye ikna edebilseniz ve kendi kendini yok etmek için bir aracı fırlatırken geniş bir alana yaymak için yüzlerce şansınız olduğunu umursamayın. Termal Düzenleme ISS Gelişmiş Termal Kontrol Sistemi (Boeing) Konsept hakkında “Eh, uzay soğuk, bu yüzden soğutma kolay olacak, değil mi?” diyen epeyce insan gördüm. Geğirmek… Hayır… Pek sayılmaz. Dünya'da soğutma nispeten basittir. Hava konveksiyonu iyi çalışır - havanın bir yüzeye, özellikle de geniş bir yüzey alanı-hacim oranına sahip olarak tasarlanmış bir ısı emiciye üflenmesine izin vermek, ısıyı soğutucudan havaya oldukça verimli bir şekilde aktarabilir. Doğrudan soğutmadan daha yüksek güç yoğunluğuna ihtiyacınız varsa (ve yüksek güçlü GPU'lar kesinlikle bu kategoriye girer), ısıyı çipten başka yerlerdeki daha büyük soğutuculara/soğutuculara aktarmak için sıvı soğutma kullanabilirsiniz. Dünya'daki veri merkezlerinde, tipik olarak, makinelerin rafın etrafına pompalanan, ısıyı çıkaran ve soğutucuyu döngüye geri döndüren soğutucu (genellikle su) ile soğutulduğu soğutma döngüleri kurulur. Genellikle soğutma sıvısı konveksiyonla havaya soğutulur, bu yüzden her neyse, Dünya'da böyle çalışır. Uzayda hava yoktur. Ortam mutlak bir boşluğa yakındır ve pratik bir fark yoktur, bu nedenle konveksiyon hiç gerçekleşmez. Uzay mühendisliği söz konusu olduğunda, genellikle sadece soğutmayı değil, termal yönetimi de düşünürüz. Gerçek şu ki, uzayın kendisinin bir sıcaklığı yoktur. Sadece maddelerin sıcaklığı vardır. Bu sizi şaşırtabilir, ancak Dünya-Ay sisteminde, hemen hemen her şeyin ortalama sıcaklığı temelde Dünya'nın ortalama sıcaklığıyla aynıdır, çünkü bu yüzden Dünya'nın belirli bir sıcaklığı vardır. Uydu dönüyor olsaydı, biraz ızgaradaki tavuk gibi, Dünya yüzeyine benzer şekilde kabaca tutarlı bir sıcaklığı koruma eğiliminde olurdu. Dönmezse, güneşten uzağa bakan taraf, kozmik mikrodalga arka planının sınırlamaları nedeniyle yaklaşık 4 Kelvin, mutlak sıfırın biraz üzerinde, yavaş yavaş soğur. Güneşli tarafta, durum oldukça ısınabilir ve yüzlerce santigrat dereceye ulaşabilir. Bu nedenle, termal yönetim, ısının gitmesi gereken yere dikkatli bir şekilde yönlendirilmesini sağlamak için çok dikkatli bir tasarım gerektirir. Vakumda konveksiyon olmadığından, bu sadece iletim veya bir tür ısı pompası ile sağlanabilir. Uzayda uçmak için uzay donanımı tasarladım. Özel bir durumda, çok küçük ve hafif olması gereken ve aynı zamanda bilimsel düzeyde görüntüleme yetenekleri sağlayan bir kamera sistemi tasarladım. Termal yönetim, tasarım sürecinin merkezinde yer alır. Durum böyle olmalı, çünkü küçük uzay araçları için güç kıttır ve kütleyi minimumda tutarken termal yönetim sağlanmalıdır. Bu yüzden benim için ısı pompası ya da süslü şeyler yok: Diğer yöne gittim ve sistemi zirvede yaklaşık 1 watt tüketecek ve kamera boştayken yaklaşık %10'a düşecek şekilde tasarladım. Tüm bu elektrik ısıya dönüştürülür, bu nedenle bir görüntü çekerken sadece 1 watt tüketirsem ve ardından veriler RAM'e girer girmez görüntü sensörünü kapatırsam, güç tüketimini yarıya indirebilirim ve ardından görüntü uçuş bilgisayarına indirildiğinde, RAM'i kapatarak gücü nispeten küçük bir seviyeye düşürebilirim. Gerekli olan tek termal yönetim, kartın içindeki bakır katmanların üretilen herhangi bir ısıyı aktarabilmesi için kartın kenarını rafa cıvatalamaktır. Tek bir H200'ü bile soğutmak tam bir kabus olurdu. Görünüşe göre soğutucu ve fan hiç çalışmayacak, ancak H200'ün sıvı soğutmalı bir versiyonu var. Bu sürümün kullanıldığını varsayalım. Bu ısının soğutucuya aktarılması gerekiyor - arabanızdaki radyatör gibi değil, konveksiyon olmadığını hatırlıyor musunuz? Uzaya ısı yayması gerekiyor. Diyelim ki onu güneşten uzağa doğrultabiliriz. ISS'deki Aktif Termal Kontrol Sistemi (ATCS), bu tür bir termal kontrol sistemine bir örnektir. Bu, bir amonyak soğutma devresi ve büyük bir ısı radyant plaka sistemi kullanan çok karmaşık bir sistemdir. 16kW'lık bir termal sınıra sahiptir, yani yaklaşık 16 H200 GPU, bu da yerdeki bir rafın dörtte birinden biraz daha fazladır. Termal radyasyon paneli sistemi, yaklaşık 42,5 metrekare olan 13,6m x 3,12m ölçülerindedir. 200kW'ı bir kıyaslama olarak alırsak ve tüm bu gücün GPU'ya gideceğini varsayarsak, 12.5 kat daha büyük, yani yaklaşık 531 …