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為什麼軌道人工智慧的經濟學如此殘酷

從某種意義上說，這一切都是不可避免的。伊隆·馬斯克和他的同夥多年來一直在談論太空中的人工智慧——主要是在伊恩·班克斯的科幻系列小說的背景下，該系列小說講述了一個遙遠的未來宇宙，其中有知覺的太空船漫遊並控制著銀河系。

現在，馬斯克看到了實現這個願景的一個機會。他的公司 SpaceX 已請求監管部門許可，以建造太陽能軌道資料中心，分佈在多達一百萬顆衛星上，這些衛星可以將多達 100 吉瓦的計算能力轉移到地球之外。據報導，他建議他的一些人工智慧衛星將在月球上建造。

「在 36 個月或更短的時間內，放置人工智慧最便宜的地方將是太空，」馬斯克上週在 Stripe 聯合創始人約翰·科利森主持的 Podcast 中表示。

他並不孤單。據報導，xAI 的計算主管與 Anthropic 的對應人員打賭，到 2028 年，全球 1% 的計算能力將在軌道上。Google（持有 SpaceX 的大量所有權股份）宣布了一項名為 Project Suncatcher 的太空人工智慧計劃，該計劃將在 2027 年發射原型車。Starcloud 是一家已籌集 3400 萬美元的新創公司，由 Google 和 Andreessen Horowitz 支持，上週提交了自己擁有 80,000 顆衛星的星座計劃。甚至傑夫·貝佐斯也說這是未來。

但在炒作的背後，將資料中心送入太空實際上需要什麼？

在初步分析中，今天的地面資料中心仍然比軌道上的資料中心便宜。太空工程師 Andrew McCalip 建立了一個有用的計算器，用於比較這兩種模型。他的基準結果顯示，一個 1 吉瓦的軌道資料中心可能耗資 424 億美元——幾乎是其地面同等產品的三倍，這要歸功於建造衛星並將其發射到軌道的預付成本。

專家表示，改變這種等式將需要在多個領域進行技術開發、巨額資本支出以及在太空級組件的供應鏈上進行大量工作。這也取決於地面成本的上升，因為資源和供應鏈因不斷增長的需求而受到壓力。

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設計和發射衛星

任何太空商業模式的關鍵驅動因素是將任何東西送上太空的成本。馬斯克的 SpaceX 已經在降低進入軌道的成本，但分析師正在研究使軌道資料中心成為現實所需的條件，他們需要更低的價格才能完成他們的商業案例。換句話說，雖然人工智慧資料中心似乎是在 SpaceX 首次公開募股之前關於一條新業務線的故事，但該計劃取決於完成該公司運行時間最長的未完成項目——星艦。

考慮到可重複使用的獵鷹 9 號今天提供的進入軌道的成本約為 3,600 美元/公斤。根據 Project Suncatcher 的白皮書，要使太空資料中心可行，將需要接近 200 美元/公斤的價格，這是 18 倍的改進，預計將在 2030 年代實現。然而，以這個價格，今天 Starlink 衛星提供的能量將與地面資料中心具有成本競爭力。

預期是 SpaceX 的下一代星艦火箭將實現這些改進——目前正在開發的沒有其他運載工具承諾同等的節省。然而，該運載工具尚未投入運營，甚至尚未進入軌道；預計第三次迭代的星艦將在未來幾個月內進行首次發射。

然而，即使星艦完全成功，認為它會立即為客戶提供更低價格的假設也可能無法通過氣味測試。諮詢公司 Rational Futures 的經濟學家提出了一個令人信服的案例，即與獵鷹 9 號一樣，SpaceX 不希望收取比其最佳競爭對手低得多的價格——否則該公司就會把錢留在桌面上。例如，如果藍色起源的新格倫火箭的零售價為 7000 萬美元，那麼 SpaceX 不會以遠低於這個價格的價格為外部客戶執行星艦任務，這將使其高於太空資料中心建設者公開假設的數字。

「目前還沒有足夠的火箭來發射一百萬顆衛星，所以我們離這個目標還很遠，」亞馬遜網路服務公司 (Amazon Web Services) 的執行長 Matt Gorman 在最近的一次活動中表示。「如果你考慮到今天將有效載荷送入太空的成本，那是巨大的。這根本不經濟。」

儘管如此，如果發射是所有太空業務的禍根，那麼第二個挑戰就是生產成本。

「在這一點上，我們總是理所當然地認為星艦的成本將是每公斤數百美元，」McCalip 告訴 TechCrunch。「人們沒有考慮到衛星現在幾乎是每公斤 1,000 美元。」

衛星製造成本是該價格標籤中最大的一部分，但如果可以以大約當前 Starlink 衛星一半的成本製造高功率衛星，那麼這些數字就開始有意義了。SpaceX 在建造 Starlink（其創紀錄的通信網路）的同時，在衛星經濟學方面取得了巨大進展，該公司希望通過規模實現更多目標。一百萬顆衛星背後的部分原因是規模生產帶來的成本節省。

儘管如此，將用於這些任務的衛星必須足夠大，才能滿足運行強大 GPU 的複雜要求，包括大型太陽能陣列、熱管理系統和基於雷射的通信鏈路，以接收和傳輸資料。

Project Suncatcher 在 2025 年的一份白皮書中提供了一種比較地面和太空資料中心的方法，即按電力成本（運行晶片所需的基本輸入）進行比較。在地面上，資料中心每年在每千瓦電力上花費約 570 美元至 3,000 美元，具體取決於當地電力成本及其系統的效率。SpaceX 的 Starlink 衛星改為從機載太陽能電池板獲取電力，但獲取、發射和維護這些太空船的成本每年以每千瓦 14,700 美元的價格提供能源。簡而言之，衛星及其組件必須變得便宜得多，才能與計量電力具有成本競爭力。

太空環境不是在開玩笑

軌道資料中心的倡導者經常說熱管理在太空中是「免費的」，但這是一種過度簡化。在沒有大氣層的情況下，實際上更難散發熱量。

「你依靠非常大的散熱器才能將熱量散發到太空的黑暗中，因此你需要管理大量的表面積和質量，」Planet Labs 的執行長 Mike Safyan 說，該公司正在為 Google Suncatcher 建造原型衛星，預計將在 2027 年發射。「它被認為是關鍵挑戰之一，尤其是長期而言。」

除了太空真空之外，人工智慧衛星還需要應對宇宙輻射。宇宙射線會隨著時間的推移降低晶片的性能，並且還會導致可能損壞資料的「位元翻轉」錯誤。晶片可以使用屏蔽進行保護、使用防輻射組件或與冗餘錯誤檢查串聯工作，但所有這些選項都涉及昂貴的質量權衡。儘管如此，Google 還是使用粒子束來測試輻射對其張量處理單元（專為機器學習應用程式設計的晶片）的影響。SpaceX 的高管在社交媒體上表示，該公司已經為此目的收購了一台粒子加速器。

另一個挑戰來自太陽能電池板本身。該專案的邏輯是能源套利：將太陽能電池板放置在太空中使其效率比在地球上高出 5 到 8 倍，並且如果它們處於正確的軌道上，它們可以在一天中的 90% 或更多的時間內看到太陽，從而提高其效率。電力是晶片的主要燃料，因此更多的能量 = 更便宜的資料中心。但即使是太陽能電池板在太空中也更複雜。

由稀土元素製成的太空級太陽能電池板堅固耐用，但太昂貴。由矽製成的太陽能電池板價格便宜，並且在太空中越來越普遍——Starlink 和 Amazon Kuiper 都使用它們——但由於太空輻射，它們的降解速度要快得多。這將把人工智慧衛星的壽命限制在五年左右，這意味著它們必須更快地產生投資回報。

儘管如此，一些分析師認為這沒什麼大不了的，因為新一代晶片出現的速度很快。「在五六年後，每千瓦時的美元不會產生回報，那是因為它們不是最先進的，」Starcloud 的執行長 Philip Johnston 告訴 TechCrunch。

Solestial 是一家建造太空級矽太陽能電池板的新創公司，其執行長 Danny Field 表示，該行業將軌道資料中心視為增長的關鍵驅動力。他正在與幾家公司討論潛在的資料中心專案，並表示「任何有足夠大的夢想的參與者至少都在考慮它。」然而，作為一名長期從事太空船設計的工程師，他並不低估這些模型中的挑戰。

「你總是可以将物理学外推到更大的尺寸，」Field 說。「我很高興看到這些公司中的一些公司如何達到經濟學上有意義且商業案例成立的地步。」

太空資料中心如何融入？

關於這些資料中心的一個懸而未決的問題：我們將如何使用它們？它們是通用的，還是用於推論，還是用於訓練？根據現有的用例，它們可能無法與地面上的資料中心完全互換。

訓練新模型的關鍵挑戰是將數千個 GPU 大規模地一起運行。大多數模型訓練不是分散式的，而是在單獨的資料中心中完成的。超大規模企業正在努力改變這一點，以提高其模型的性能，但尚未實現。同樣，在太空中進行訓練將需要在多顆衛星上的 GPU 之間保持一致性。

Google 的 Project Suncatcher 團隊指出，該公司的地面資料中心以每秒數百吉位的吞吐量連接其 TPU 網路。目前最快的現成衛星間通信鏈路（使用雷射）只能達到約 100 Gbps。

這導致了 Suncatcher 的一個有趣的架構：它涉及以編隊飛行 81 顆衛星，使其足夠接近以使用地面資料中心所依賴的收發器類型。當然，這也帶來了自身的挑戰：確保每艘太空船保持在其正確位置所需的自主性，即使需要進行機動以避免軌道碎片或其他太空船。

儘管如此，Google 的研究提供了一個警告：推論工作可以容忍軌道輻射環境，但需要更多的研究來了解位元翻轉和其他錯誤對訓練工作負載的潛在影響。

推論任務不需要數千個 GPU 協同工作。這項工作可以用數十個 GPU 完成，可能在一顆衛星上完成，這種架構代表了一種最小可行產品，也是軌道資料中心業務的可能起點。

「訓練不是在太空中做的理想事情，」Johnston 說。「我認為幾乎所有的推論工作負載都將在太空中完成，」他想像從客戶服務語音代理到 ChatGPT 查詢都在軌道上計算。他說，他公司的第一顆人工智慧衛星已經通過在軌道上執行推論來賺取收入。

儘管即使在該公司的 FCC 申請中，細節也很少，但 SpaceX 的軌道資料中心星座似乎預計每噸 28 大約有 100 千瓦的計算能力，大約是當前 Starlink 衛星功率的兩倍。該太空船將相互連接運行，並使用 Starlink 網路共享資訊；該申請聲稱 Starlink 的雷射鏈路可以實現拍位元級的吞吐量。

對於 SpaceX 而言，該公司最近收購 xAI（該公司正在建設自己的地面資料中心）將使該公司能夠在地面和軌道資料中心中佔據一席之地，看看哪個供應鏈適應得更快。

這就是擁有可互換的每秒浮點運算次數的好處——如果你能讓它工作。「一個 FLOP 就是一個 FLOP，它在哪裡並不重要，」McCalip 說。「[SpaceX] 可以一直擴展，直到 [它] 遇到地面上的許可或資本支出瓶頸，然後退回到 [他們的] 太空部署。」

有關於 SpaceX 的敏感提示或機密文件嗎？請通過 tim.fernholz@techcrunch.com 聯繫 Tim Fernholz。對於安全通信，您可以通過 Signal 在 tim_fernholz.21 上聯繫他。

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