建数据中心，可能是各家AI大厂最重要的事情之一。
这两年，科技巨头的年化资本支出，从1380亿美元同比增长到2290亿美元，这多花的910亿美元，有一大部分花在了AI数据中心建设上。比如，OpenAI、微软、xAI和Meta等大型Al Labs都准备建设10万GPU集群。
但你可能不知道，建数据中心不是一个简单的事情。不仅需要购买足够的土地、钢铁，还需要配套足够的电力和水资源，不仅建设难度大，周期还相当漫长。
所以，红杉美国合伙人David Cahn曾提出过一个观点：“基建效率”可能比“研究突破”更重要。
当然，为了更好地解决科技巨头们的算力焦虑，也有很多人开始另辟蹊径。既然陆地上的数据中心不好建，为什么不去太空建呢？
年初，美国初创公司Lumen Orbit就提出了一个在太空建设AI数据中心的项目。目前，这个项目已经获得了英伟达的支持。
明年5月，Lumen Orbit第一颗搭载数据中心的卫星将由SpaceX火箭发射上太空。
太空数据中心，会成为美国这一轮算力竞争的最终答案吗？
01 数据中心，成美国AI最大“拦路虎”
很多人可能不太理解，建个数据中心为什么难度这么大？
原因其实很简单，由于AI数据中心计算量极为庞大，对相应的电力、水、土地等配套资源也提出了很高的要求。
就拿电力来说，AI数据中心可是名副其实的耗电怪兽，巨能吃。为了保证数据中心的设备（服务器、交换机等）每天24小时正常运行，需要每天24小时持续不间断供电。
以全球最大AI训练集群Memphis Supercluster为例，其拥有的10万GPU集群一年消耗16亿度电，相当于15万个家庭一年的用电量。据IEA笼统计算，2022年全球数据中心消耗约460太瓦时（4600亿度电）的电量，而这一数字到2026年可能膨胀至620至1050太瓦时。
▲全球数据中心电力需求趋势和预测（来源：Semianalysis）
除了缺电，AI数据中心也很缺水。
机房里成千上万台服务器在运行过程中会发热，为了服务器、交换机等IT设备的安全，需要给它们降温。
目前，大多数数据中心使用风扇循环空气以降低温度。但由于AI芯片性能过于强大，产生的热量更多，会超过目前这种冷却系统的极限。
所以，只能配套更高效的冷却方法，于是很多AI数据中心开始选择液冷系统。顾名思义，这种方法就相当于把服务器做到防水，然后通过水流带走热量。
这个方法唯一的不足就是，要用大量的水。比如，光谷歌数据中心在2022年的耗水量达到了2110万立方米，相当于一个山西晋阳湖全年的蓄水量。按照这种趋势，到2030年，数据中心每天就要消耗17亿升水，相当于一年抽干一个日内瓦湖。
即使AI厂商搞定了水电，土地也是另一个大问题。
一个数据中心需要的规模远远超过你的想象。就拿美国盐湖城园区的大型数据中心为例，整个数据中心占地约40.5万平方米，面积相当于57个标准足球场，园区内只放了3000个机柜。
以上还只是建设数据中心看得见的困难，这还没算上，大型基建所需要面临的各种许可要求和环境审查等隐形成本。
也正因为陆地建设数据中心的难度越来越大，于是更多的解决方案开始出现，太空数据中心就是其中之一。
02 获英伟达强力支撑，数据中心运营成本大降95%
比起陆地建数据中心，太空数据中心的好处大致可以总结为：成本低、部署快。
首先，让GPU在太空中完成运算，全程利用7*24h的太阳能供电。由于太阳能电池的价格非常低，在太空中部署的发电量也数倍于地球，据Lumen Orbit估算，太空数据中心的能源成本比地球的价格低22倍。
▲在晴朗天气下，蓝线为地球表面的太阳辐照度，黄线为太空中的太阳辐照度，后者的太空数据中心可以获得比前者高40%的日照度。（来源：ieeexplore）
而且太空，非常冷！太空的背景温度只有-270℃，接近绝对零度（-273.15℃）。极低温度对于GPU卫星来说就是“液冷装置”。
Lumen Orbit部署的卫星会卡在晨昏线上，为的就是一边享受太阳能，一边让GPU集群在地球背面的黑夜里低温运作。
▲meme图：多数人误解了太空中没有办法产生冷却，认为数据中心不应该放在太空中
以工作10年来算，维系一个地球数据中心的日常运作，需要花费1.67亿美金，一个与之规模相同的太空数据中心只需要820万美金，省下了95%的成本。
▲Lumen Orbit估算在太空和地面上建设数据中心的成本比较（来源：Lumen Orbit）
除了成本很低，太空数据中心的优势还有可扩展性。太空数据中心可以在原来的卫星集群基础上，叠加卫星，不受土地规划限制、物理空间限制。
对比地面上的数据中心，太空数据中心的部署速度可能会快得多。一个微型太空数据中心的部署过程可能不到一年的时间。另外，这种在太空中的模块化部署方式，因为不受用电许可证、用地许可证的限制，可以顺利、快速地扩展来满足商业需求。
一些公司正在把数据中心上太空变成现实。今年1月刚刚成立的Lumen Orbit就是其中之一。
自太空数据中心计划提出以来，已有20多家投资者争相出手支持，其中不乏英伟达、YC这样的科技巨头和投资风向标。
3月，Lumen Orbit获得了240万美元种子前融资（Pre-seed funding），投资者包括Nebular、Caffeinated Capital、Plug & Play、Everywhere Ventures、Tiny、Sterling Road、Pareto Holdings和Foreword Ventures等8家公司，以及10+名天使投资者，连红杉资本的“侦察兵计划”也看中了Lumen Orbit。
“这轮融资超额认购了3倍”，公司CEO透露道。
这个太空项目目前获得了价值超3000万美元的谅解备忘录（不正式书面约定），据了解，一颗卫星的发射成本约为500万美元。
不出意外的话，Lumen Orbit将成为第一个成功在太空建设数据中心的公司。
▲Lumen Orbit的GPU高性能卫星的内部架构（来源：Lumen Orbit）
按照Lumen Orbit CEO今年3月份的说法，公司在今年9月将发射第一架由8颗卫星组成的轨道飞机。明年3月之前，公司将发射5个轨道环（如下图所示）。
值得注意的是，这种轨道环是三维架构的，对比地球上二维架构的GPU集群，连接更紧密，能实现数据传输的更低延迟。
▲Lumen Orbit建设轨道环过程的概念图（来源：Lumen Orbit）
明年5月，Lumen Orbit第一颗AI数据中心演示卫星（重60kg）将被SpaceX猎鹰9号火箭送上太空。据称，该卫星将拥有比当前太空中运行的所有GPU强大100倍的板载GPU。
2026年，在xAI旗下的Starship（星链）投入商业服务后，Lumen Orbit便可以建造一个5GW数据中心，几年间，GPU集群卫星的数量就会扩大到300颗。
▲Lumen Orbit的5GW太空数据数据中心概念图（来源：Lumen Orbit）
Lumen Orbit最终目标是建立一个千兆瓦级的轨道超算中心，规模超过地表上任何一座数据中心。9月11日消息，甲骨文宣布正在设计一个1千兆瓦的核电数据中心。
到时候看看“地球派”和“太空派”，谁会竞速成功吧！
03 曾参与NASA项目，团队技术实力硬
当然，这个备受关注的项目，也离不开强大的技术团队支持。
目前，Lumen Orbit公司联创分别是Philip Johnston（CEO）、Ezra Feilden（CTO）和Adi Oltean（CE），他们参与过NASA（美国航空局）“月球探路者”等卫星项目，还有一位曾任SpaceX-Starlink工厂首席软件工程师。
▲从左到右依次为首席执行官Philip Johnston、首席技术官Ezra Feilden和首席工程师Adi Oltean
带头人Philip Johnston在麦肯锡公司工作期间，负责美国航天局的卫星项目。他拿下了三个世界顶府学历：哈佛大学MPA in NST（国家安全与技术专业公共管理硕士）、沃顿商学院MBA（工商管理硕士）、哥伦比亚学MAMTP（应用数学与理论物理硕士）。
10年卫星设计经验的老兵Ezra Feilden曾负责美国宇航局的“月球探路者”项目，他有Oxford Space Systems（牛津太空系统）和SSTL（空中客车防务与航天）公司的工程经验，专攻应用于太空探索、卫星通信等方面的DSA/LDS（可展开太阳能电池阵列/大型可展开结构，前者通常在航天器上使用）技术。
Adi Oltean帮助Lumen Orbit实现GPU训练集群在太空中的计算。他有卫星和GPU集群训练的双重技术背景，在公司中负责卫星星座软件、硬件和工程设计方面。他曾在SpaceX的Starlink（一项通过低轨卫星网提供高速互联网接入服务的项目）项目中负责射频波束成形的工作。
总得来说，Lumen Orbit提出的太空数据中心计划，为解决数据中心建设难题带来了新的思路和可能性。
这个项目不仅代表着技术创新的前沿，更是对传统数据中心模式的一次革命性挑战。更关键的是，它可能彻底改变我们对计算资源的获取和利用方式。
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