把 AI 資料中心放在太空能解決缺電危機嗎?台灣有機會發展嗎?

作者 | 發布日期 2024 年 08 月 03 日 10:00 | 分類 伺服器 , 航太科技 , 雲端 line share Linkedin share follow us in feedly line share
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把 AI 資料中心放在太空能解決缺電危機嗎?台灣有機會發展嗎?

AI 資料中心也能上太空嗎?歐洲議會委託泰雷斯航太公司(Thales Alenia Space)研究顯示,架設太空資料中心,各方面都可行,還能取用無限太陽能,緩解耗電需求。故在 AI 產鏈扮演重要角色的台灣有辦法做到嗎? 

《華爾街日報》報導,資料中心設在太空,不只解決電力需求,還能為數據管理提供永續解決方案,「從現在到2050年,太空資料中心可產生數十億歐元效益」。

資料中心為AI模型提供計算能力,但也消耗大量能源和水,如ChatGPT和AI應用快速興起,讓科技巨頭爭相興建資料中心,但引發嚴重影響環境的擔憂。

泰雷斯航太公司主導的「歐洲淨零排碳與資訊主權先進太空雲」(ASCEND)研究計畫,為期一年多,耗資200多萬歐元,發現太空資料中心能利用大氣層外「無限」太陽能,並為2050碳中和目標做出巨大貢獻。

「ASCEND研究結果證實,太空資料中心改變歐洲數位格局,提供更環保和自主的數據託管方案。」泰雷斯航太公司執行長瓦洛吉(Christophe Valorge)說。

國際能源署(IEA)數據,全球資料中心用電量,2026年將超過千兆瓦時(TWh),幾乎等於全日本用電量。為了更有效減少二氧化碳排,還需研發比現有碳排少十倍的發射台才可行。

ASCEND目標是2036年部署共10千瓩(MW)裝置容量的13座太空資料中心,以開啟雲端服務商業化。ASCEND也不是唯一研究資料中心設置地點的計畫。《CNBC》報導,微軟也與舊金山航太公司Loft Orbital合作,探索太空執行AI計算的可能性。

微軟發言人指出,這項創新對數據「永續管理」奠定重要基礎。

電力、氣壓、空間,太空資料中心挑戰不少

不過,太空中心的電力,真能全由太陽能無限供應嗎?

國立中央大學資訊工程系教授張貴雲對《遠見》說,太空資料中心在低地球軌道運行,約33%時間無法用太陽能發電。「以國際太空站為例,每90分鐘繞地球一圈,約35分鐘是日蝕狀態,這時就須靠電池運作,如果非日蝕狀態,旋轉控制太陽能板就能追蹤太陽。」

張貴雲說,太陽能板體積大又重,火箭運載成本也很昂貴,如果要實現商業可行資料中心,太陽能發電系統必須革新架構、材料和結構,提高功率與質量,並經濟有效太空部署,太陽能板和電池也必須能承受嚴酷的太空環境。

此外,氣壓和溫度也是大挑戰。

張貴雲說現在資料中心是在一大氣壓、恆溫控制環境,以冷卻系統降溫伺服器,太空氣壓低,且日蝕狀態與非日食狀態溫差相當大(太空資料中心每繞地球一圈,日食與非日食狀態會交替出現),若要維持恆溫恆壓,太空資料中心就還要有加壓與環境溫控設施。

如果不控溫,雖日蝕狀態溫度低,有助伺服器降溫,但更可能使伺服器低於工作溫度而停運。

「資料中心伺服器常用的冷卻系統,有氣冷、液冷和氣液轉換等,但都適用低溫環境,而太空對流困難,太空伺服器冷卻系統設計也不同。」張貴雲表示。

還有另一個考量因素,就是空間。

張貴雲說不管國際太空站(多個太空艙連結,每個太空艙長度小於15公尺,直徑小於5公尺)或大型衛星,內部空間都不夠滿足商業資料中心需求,尤其太空裝置為應付單粒子效應常有備用設計,使空間容量設計更嚴苛。

「台灣有充足且具競爭力的供應鏈」

那台灣有發展太空資料中心的潛力嗎?

「不管發電用太陽能板、資料伺服器或冷卻散熱系統,台灣都有充足完整且具競爭力的供應鏈。」張貴雲說:「要進軍太空產業,台灣廠商應注意近地軌道溫和的輻射環境,太空裝置要如何運行,元件與次系統可依任務需求,權衡是否採商用現成(COTS)產品。」

也就是說,除了發展太空規格產品,台灣廠商也可朝商用現成產品發展,太空規格產品要通過一系列嚴謹環境與功能測試,商用現成產品的要求相對低。

舉例太空規格合格零件,必須通過-55°C~125°C生存溫度測試,商用零件要求只要-40°C~85°C。

會有資安風險嗎?

張貴雲指資料中心為解決資安風險,核心系統情資外洩影響業務、客戶機密情資外洩等,通常會定期掃描威脅與漏洞,並執行潛在漏洞評估緩解,以符合安全認證規定。

太空資料中心除也有資料中心的資安風險,還有其他風險,如設計不良或有惡意企圖的太空裝置,以及高風險國家或地區的地面裝置。

「這些裝置可能對太空資料中心造成實體破壞,如太空垃圾或物質碎片碰撞,為解決碰撞問題,已催生追蹤軌道太空裝置,以及碎片太空狀態意識系統,不久的將來,可能有機會催生太空交通管理制度。至於高風險區域的惡意地面裝置,可發送過強訊號或能量破壞太空資料中心通訊設備,或重要的次系統。」

除此之外,太空資料中心的地面接收站設置地點應審慎選擇,避開高風險區域,以降低資料被篡改丟棄的可能性。資料中心各元件採購應注意來源,謹防攻應鏈攻擊,歐美各國已積極制定法案。「如何從管理面、技術面甚至制度面解決這些議題,也是將來努力的重點。」

(本文由 遠見雜誌 授權轉載;首圖來源:Thales Alenia Space

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