Three-Body Computer Constellation
中国は世界初の軌道上スーパーコンピュータ・ネットワークを構築中
by Hua Bin
5月14日中国は、酒泉衛星発射センターから長征2号ロケットを使い、初の衛星群である三体コンピューティング・コンステレーション（Three-Body Computing Constellation）を軌道に打ち上げた。
従来のセンシング衛星や通信衛星とは異なり、これら12基の衛星は基本的に宇宙ベースのデータ処理やAIアプリケーション用に設計されたスーパーコンピュータである。2028年の完成時には2800基の衛星／スーパーコンピュータで構成される「三体コンピューティング・コンステレーション」の一部となる。
このプロジェクトは、浙江省政府、浙江大学、アリババの合弁会社である浙江研究室によって開発され、宇宙空間での軌道上データ処理と軌道横断レーザー通信をミッションとしている。
三体コンステレーションはこのようなAIコンピューティングのインフラとしては世界初である。このコンステレーションに搭載される2800基の衛星は、宇宙空間でAIクラウド・コンピューティング・ネットワークを構築し、計算を拡張するためのビークルとして機能する。
昨年11月、浙江省で開催された世界インターネット会議で初めて発表された三体プロジェクトは、宇宙空間にインフラを構築し、地球上のデータ処理よりも計算効率を高めることを目的としている。目標は1,000ペタフロップスの総計算能力を達成することで、これは1秒間に5億回の計算、または2億台のハイエンド携帯電話の計算能力を合わせたものに相当する。
これらの衛星は、高度なAI機能、最大100Gbpsのレーザー衛星間リンク、リモートセンシングのペイロードを備えている。三体コンステレーションが完全に配備されれば、地上最強のスーパーコンピュータ・データセンターに匹敵することになる。
中国が宇宙にこのような大規模なコンステレーションを構築するのは、宇宙ベースのコンピューティングが従来の地上コンピューティングの多くの問題を解決してくれるからだ。
まず、地上ベースのAIインフラにとって大きなボトルネックとなるのは、データセンターに電力を供給するために必要な膨大なエネルギーだ。国際エネルギー機関の試算によると、世界中のデータセンターは2026年までに年間1,000テラワット時以上の電力を消費する可能性があり、これは日本の全電力使用量にほぼ匹敵する。データセンターは急速に二酸化炭素排出の主な原因となりつつある。
より多くのエネルギーに対する需要は、予測可能な将来において二桁の割合で増加すると予想されている。その結果、マイクロソフト、グーグル、オラクルなど多くのテクノロジー企業が、エネルギー需要を満たすために自社専用の原子力発電所の建設を計画している。
中国はすでに米国の2倍以上の電力を発電しているが、AIコンピューティングの需要増に対応するためには新たなエネルギー供給が必要である。中国は大規模な太陽光発電所、風力発電所、原子力発電所、水力ダムを建設している。
このようなエネルギー増強プロジェクトには、トリウムベースの原子力発電所や、チベットのヤルン・ザンボ・ダムといった画期的な新プロジェクトが含まれる。ヤルン・ザンボ・ダムは、現在の世界最大のダムである三峡ダムの3倍の規模になる予定だ。
それに比べ、三体AIコンピューティング・コンステレーションは宇宙空間に無限に存在する太陽エネルギーで駆動する。中国はまた、宇宙空間に長さ1マイルの巨大なソーラーパネルを建設中で、これは多くの小国にとって十分なエネルギーを生み出すだろう。これらのスーパーコンピュータは、設置されたソーラーパネルによって自己発電される。
地上のデータセンターにとって2つ目のボトルネックは、熱管理の問題だ。データセンターは膨大な量の熱を発生し、冷却のために大量の水を必要とするため、カリフォルニア州などの既存の水不足を悪化させている。これらの施設の冷却にも膨大な量の水が必要である。2022年だけでも、グーグルはデータセンターの冷却に197億リットルを使用した。
一方で宇宙を拠点とする三体コンステレーションは、単にオープンスペースに熱を放射するだけで、二酸化炭素を排出しない。
さらに、地上ベースのデータセンターとは異なり、三体コンステレーションにはスペースの制約がない。このような衛星／スーパーコンピュータは、軌道上に無制限に設置することができる。
第3に三体コンステレーションはデータを地球に伝送して処理することなく、直接データを収集・処理することができる。
既存のセンシング衛星や地球観測衛星は、24時間365日、宇宙から膨大な量のデータを収集している。しかし、そのデータは、例えば敵の海軍艦隊の座標のように、処理や意思決定のために地上に送り返されなければならない。
従来の方法では地上局の可用性と帯域幅に制約があった。その結果、既存の衛星が収集したデータの90％以上は地上に戻らず、しばしば大幅な遅れが生じている。膨大なデータ量とリアルタイム伝送のボトルネックにより、宇宙ベースのデータ収集の価値は、特に一刻を争う重要な軍事的状況において著しく低下している。
軌道上コンピューティングは、ローカライズされたデータ処理とAIベースの意思決定によってこの問題を解決する。これらのスーパーコンピュータは生データではなく、分析結果を地上局に伝送するだけでよい。このようなリアルタイム処理能力により、データの漏れをなくし、コストを削減し、意思決定のスピードと質を向上させることができる。
浙江省研究室によると、12基の衛星はそれぞれ1秒間に最大744兆回の処理が可能だという。最大毎秒100ギガビットのデータ転送速度を持つ高速レーザーリンクで接続された初期ネットワークは、合計5POPSのコンピューティング能力と30テラバイトのオンボードストレージを提供する。
衛星はまた、80億のパラメータを持つ宇宙ベースのAIモデルを搭載しており、衛星の生データを軌道上で直接処理することができる。これらの衛星は軌道横断レーザー通信や天体観測などの機能をテストするために使用される。
第四に、三体コンステレーションは敵の攻撃からも安全である。地上のAIインフラは紛争時に敵の攻撃を受けやすい。宇宙を拠点とする資産は、狙われにくく破壊されにくい。
2,800基の衛星からなるネットワークは、完全に展開されると衛星間通信リンクを通じてコンピューティングの網を形成するため、個々の衛星が失われると全体の計算能力が低下することになる。
最後に、人類の将来の技術開発の多くは宇宙探査からもたらされるだろう。三体コンステレーションは、そのような宇宙探査をサポートする便利なコンピューティング・プラットフォームを提供するのだ。
また三体コンステレーションは中国が昨年打ち上げたサウザンド・セイル（超低軌道）衛星コンステレーションを補完し、6G通信を可能にする。
新しい宇宙ベースの3体コンピューティング・コンステレーションは、中国が持続可能なAIコンピューティングと宇宙開発における技術的リーダーシップを拡大するためのもうひとつのマイルストーンなのである。