ხელოვნური ინტელექტის ეპოქა და მონაცემთა ცენტრების კოსმოსური მომავალი: შესაძლებელია თუ არა?

ხელოვნური ინტელექტის (AI) ბუმის ფონზე, მონაცემთა ცენტრები მთელ მსოფლიოში თავბრუდამხვევი ტემპით შენდება. ეს ობიექტები ელექტროენერგიის ასტრონომიულ რაოდენობას მოიხმარს. 2028 წლისთვის, მხოლოდ AI სერვერებმა შესაძლოა იმდენი ენერგია მოიხმარონ, რამდენიც აშშ-ის შინამეურნეობების 22%-ს სჭირდება. რა თქმა უნდა, ეს მოთხოვნა გაზრდის ენერგიის ფასებს ყველასთვის და ჩვენ დაგვჭირდება მეტი ელექტროსადგური, რაც გლობალურ დათბობას კიდევ უფრო გააძლიერებს. შემდეგ არის წყლის პრობლემა. მაღალი სიმკვრივის AI ჩიპები იმდენად ცხელდება, რომ ჰაერის გაგრილება საკმარისი არ არის. ახალი ობიექტები თხევადი გაგრილების მეთოდს იყენებენ, კერძოდ კი წყლის აორთქლებას. ეს უფრო ეფექტური და ენერგოეფექტურია, ვიდრე წყლის რეცირკულაცია, მაგრამ ამ მეთოდის გამოყენებით დიდი მონაცემთა ცენტრი დღეში მილიონობით გალონ წყალს მოიხმარს, რაც ადგილობრივ წყლის მარაგებს ცლის. ამიტომაც გასაკვირი არ არის, რომ სულ უფრო მეტი ქალაქი ეწინააღმდეგება თავის ტერიტორიაზე მონაცემთა ცენტრების პროექტებს. მაგრამ თუკი ყველა იტყვის „ჩემს ეზოში არა“ (NIMBY - Not In My Back Yard), მაშინ სადღაც ხომ მაინც უნდა აშენდეს? ეს უკვე პლანეტის პრობლემა ხდება, ერთგვარ NOMPY-დ (Not On My Planet, You Bastards) იქცევა. რა უნდა გაკეთდეს? ადამიანები ხომ არ შეწყვეტენ AI-ს გამოყენებას. ამიტომ ზოგი ამბობს, რომ მონაცემთა ცენტრები კოსმოსში უნდა ავაშენოთ. წარმოიდგინეთ: მზის პანელებიდან შეგიძლიათ მიიღოთ 24/7 ენერგია – კოსმოსში ხომ ყოველთვის მზიანია – და თერმული პრობლემებიც არ იარსებებს, რადგან იქ ძალიან ცივა. მძიმე დამუშავება შესაძლებელია ორბიტულ მონაცემთა ცენტრებში განხორციელდეს და შედეგები დედამიწაზე გადმოიცეს, ისევე როგორც სატელიტური ინტერნეტის შემთხვევაში. ასეთია ყოველ შემთხვევაში განცხადება. მაგრამ, შეძლებს კი ეს მართლა იმუშაოს? თუ ეს ისეთივე პრაქტიკულია, როგორც მარსის კოლონიზაცია? მე ვკითხე Google-ის AI Overview-ს და მან მიპასუხა: „დიახ, მონაცემთა ცენტრების კოსმოსში აშენება შესაძლებელია.“ მაგრამ რა თქმა უნდა, ამას იტყოდა. ვფიქრობ, ჩვენ მოგვიწევს უფრო რადიკალური ნაბიჯის გადადგმა და ამ საკითხზე ძველებური, ადამიანური ინტელექტის გამოყენება. მეცნიერების ერთ-ერთ უდიდეს იდეას ენერგიის კონსერვაცია ეწოდება. ის ამბობს, რომ ნებისმიერი „სისტემისთვის“ (ნებისმიერი ნივთების ნაკრებისთვის, რომელსაც ავირჩევთ), სისტემაში შემავალი მთლიანი ენერგია უდრის ამ სისტემის ენერგიის ცვლილებას, პლუს სისტემიდან გამავალი ენერგია. ან, თუ გადავაჯგუფებთ, სისტემაში ენერგიის რაოდენობის ნებისმიერი ცვლილება უდრის ენერგიის შემოსულობებისა და გამოსულობების სხვაობას. ეს ნიშნავს, რომ ენერგია არ შეიძლება შეიქმნას ან განადგურდეს, ის მხოლოდ ერთი ფორმიდან მეორეში გარდაიქმნება – მაგალითად, მზის პანელები სინათლის ენერგიას ელექტრო ენერგიად გარდაქმნიან. ენერგია იზომება ჯოულებში, მაგრამ ხშირად უფრო ადვილია სიმძლავრეზე საუბარი. სიმძლავრე არის ენერგიის ცვლილება (ΔE) დროის ერთეულზე (Δt), ამიტომ ის იზომება ჯოულებში წამში, იგივე ვატებში. სიმძლავრის თვალსაზრისით, ენერგიის კონსერვაციის კანონი ამბობს, რომ სისტემაში შემავალი სიმძლავრე უდრის სისტემიდან გამავალ სიმძლავრეს, პლუს შიდა ენერგიის ცვლილების სიმძლავრეს. მაგალითად, ვთქვათ „სისტემა“ არის დესკტოპ კომპიუტერი 300 ვატიანი კვების წყაროთი. ეს ნიშნავს, რომ მაქსიმალური შემავალი სიმძლავრე არის 300 ვატი. რა შეიძლება ითქვას სისტემაში ენერგიის ცვლილებებზე? ის ცხელდება, ამიტომ თერმული ენერგია იზრდება. მაგრამ მალე სტაბილურ საოპერაციო ტემპერატურას აღწევს. კომპიუტერში სხვა ენერგეტიკული ცვლილებები ნამდვილად არ ხდება, ამიტომ ყველა შემომავალი 300 ვატი სიმძლავრე უნდა უდრიდეს გამავალ სიმძლავრეს. სად მიდის ეს 300 ვატი გამავალი სიმძლავრე? თქვენს კომპიუტერს აქვს ვენტილატორი, რომელიც ჰაერს პროცესორსა და GPU-ზე გადაადგილებს. ცხელი კომპონენტები ჰაერთან ურთიერთქმედებენ და ათბობენ მას. შემდეგ ვენტილატორი ამ ჰაერს გარეთ აგდებს, სითბოს კომპიუტერიდან თქვენს ოთახში გადააქვს. დიახ, თქვენი კომპიუტერი ძირითადად 300 ვატიანი გამათბობელია, რომელიც ასევე ვიდეო თამაშებსაც უკრავს. თუ ორი ობიექტი სხვადასხვა ტემპერატურაზეა, თერმული ენერგია უფრო თბილიდან უფრო ცივზე გადადის. ასე რომ, ეს ცხელი კომპიუტერი ენერგიას უფრო ცივ ჰაერს გადასცემს. რადგან CPU და ჰაერის მოლეკულები კონტაქტშია, ამას სითბოს გამტარობა (conduction) ეწოდება. ის სწრაფად მუშაობს. სწორედ ამიტომ გვეჩვენება 21 გრადუსი ცელსიუსის ტემპერატურის აუზის წყალი ასე ცივად: თქვენ მასში ხართ ჩაფლული, ამიტომ ის სწრაფად გამოაქვს დიდი რაოდენობით სითბოს ენერგია თქვენი სხეულიდან. მაგრამ სითბოს გადაცემის სხვა გზაც არსებობს. თუ ობიექტები არ ეხებიან ერთმანეთს, მაგრამ აქვთ პირდაპირი ხედვის ხაზი, შესაძლებელია რადიაციული ურთიერთქმედება. ეს ხდება ელექტრო ღუმელში ჰაერის ნაკადის გარეშე. გამაცხელებელი ელემენტი არ ეხება თქვენს პიცას, მაგრამ ის იმდენად ცხელია (როგორც 500 გრადუსი ცელსიუსზე მეტი), რომ ინფრაწითელ შუქს ასხივებს, რაც თქვენს საკვებს ათბობს. ახლა, რა მოხდება, თუ თქვენს სათამაშო კომპიუტერს დედამიწის დაბალ ორბიტაზე მოათავსებთ? როგორ მოვაცილებდით წარმოქმნილ ჭარბ სითბოს? შიდა ვენტილატორები არ დაგვეხმარება. მათ არ შეუძლიათ ჰაერის გადაადგილება პროცესორებზე, თუ ჰაერი არ არის. ერთადერთი ვარიანტია რადიაციული ურთიერთქმედება გარემოსთან, და რადიაცია არ არის ისეთი ეფექტური, როგორც გამტარობა. სწორედ აქ უშვებენ ხშირად შეცდომას ადამიანები, როდესაც პლანეტის გარეთ გამოთვლებზე ფიქრობენ. სინამდვილეში, კოსმოსი არც კი არის „ცივი“. ტემპერატურა მატერიის თვისებაა – ის მოლეკულურ მოძრაობას ზომავს – და კოსმოსი თითქმის ვაკუუმია. ვიბრაციისთვის მოლეკულების გარეშე, მას არ აქვს შინაგანი ტემპერატურა. და რადგან რადიაცია სითბოს გადაცემის ერთადერთი საშუალებაა, კოსმოსში ობიექტები ნელა ცივდება. ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ თერმული რადიაციის სიჩქარე (P) ობიექტისთვის სტეფან-ბოლცმანის კანონის გამოყენებით. ის ასე გამოიყურება: P = εσAT⁴, სადაც ε არის ობიექტის გამოსხივების უნარი – რამდენად ეფექტურია ის რადიატორი (0 < ε < 1), σ არის სტეფან-ბოლცმანის მუდმივა, A არის ზედაპირის ფართობი და T არის ტემპერატურა (კელვინებში).