Прогнозы и целесообразность размещения центров обработки данных в космосе
Земля имеет ограниченное количество земли, и центры обработки данных занимают значительную ее часть. Центры обработки данных в космосе позволят сократить использование земли и расходы на электроэнергию, а также повысить скорость обработки данных.
С ростом спроса на хранение данных возникает необходимость в строительстве новых центров обработки данных. Чтобы сократить количество земли, которую будут занимать эти объекты, существуют уникальные среды, такие как космос, в которых можно разместить центры обработки данных.
Центры обработки данных в космосе могут показаться далекой, футуристической идеей, но эксперименты с существующими компьютерными технологиями в космосе могут сделать эту идею реальностью уже через несколько лет. Центры обработки данных на низкой околоземной орбите (НОО) позволят сэкономить пространство на Земле, снизить затраты на электроэнергию за счет использования солнечной энергии и уменьшить время задержки данных.
Преимущества центров обработки данных в космосе
Центры обработки данных на НОО обеспечат снижение затрат на электроэнергию, а также имеют технологические и экологические преимущества.
Снижение энергозатрат благодаря солнечной энергии
На Земле энергоснабжение и охлаждение являются одними из самых больших затрат, связанных с работой центров обработки данных. В космосе солнечная энергия и батареи будут обеспечивать все энергоснабжение, что снизит эксплуатационные расходы центра обработки данных.
Кроме того, космический аппарат — в данном случае центр обработки данных — на НОО облетает Землю по орбите примерно каждые 90 минут. За это время около 45 минут находится под солнечным светом, а остальное время — в темноте. Запас энергии от солнечных панелей обеспечивает работу аккумуляторов центра обработки данных, чтобы поддерживать аппаратное обеспечение центра обработки данных в отсутствие солнечного света.
Повышение производительности при работе со спутниками
Размещение центра обработки данных на орбите может повысить производительность рабочих нагрузок, связанных со спутниками. Рассмотрим спутник, используемый для прогнозирования погоды. Спутник такого типа должен передавать необработанные данные на Землю для обработки. Однако может настать день, когда метеорологические спутники смогут передавать данные в орбитальный центр обработки данных.
Если центр обработки данных находится близко к спутнику, то спутник может передавать данные в центр обработки данных с большей пропускной способностью, чем если бы тот же спутник передавал данные на приемную станцию на земле.
На орбите необработанные данные будут обрабатываться перед отправкой на Землю. Это повысит общую производительность, освободив полосу пропускания на приемной станции.
Влияние на окружающую среду
Один центр обработки данных обычно занимает около 0,15 квадратных километров земли, а гипермасштабные центры обработки данных занимают более 1 кв.км. Центры обработки данных на НОО позволят сэкономить ограниченное земельное пространство на Земле, оставив его для более эффективного использования, например, для сельского хозяйства или жилищного строительства. Кроме того, такие центры обработки данных будут использовать устойчивые источники энергии, например солнечную энергию и запасы аккумуляторов, а не электрические сети, которыми пользуются наземные центры обработки данных.
Безопасность
Центры обработки данных на НОО практически не подвергаются угрозам физической безопасности, поскольку получить физический доступ к ним практически невозможно. Орбитальные дата-центры также смогут связываться со спутниками и приемными станциями по защищенным каналам и через закрытые системы связи, что поможет защититься от кибератак.
Проблемы с центрами обработки данных в космосе
Существует несколько факторов, которые могут негативно повлиять на работу компьютеров в космосе, например экстремальные температуры и непредсказуемость окружающей среды.
Экстремальная сила при запуске
Во-первых, для того чтобы добраться до космоса, необходим запуск. Во время запуска космические аппараты подвергаются экстремальным вибрациям и большим перегрузкам. Эти силы могут повредить или уничтожить любые компоненты, не являющиеся твердотельными, например вращающиеся жесткие диски.
Разрушение оборудования под воздействием радиации и космических лучей
Радиация может вызвать переключение битов и повреждение памяти. Аналогично, галактические космические лучи могут вызвать воздействие высокоэнергетических частиц на орбитальные системы. Эти частицы могут разрушить или сократить срок службы транзисторов. Память с коррекцией ошибок может помочь защитить от повреждения памяти, но для этого также необходима защита от радиоактивных частиц.
Системы охлаждения
В космосе разница в температуре между солнечным светом и тенью может составлять несколько сотен градусов. Обычные системы охлаждения не так эффективны в космосе, поскольку конвекция не работает в условиях гравитации. Однако в компьютерах космического базирования, например на Международной космической станции (МКС), для охлаждения используются радиаторы, наполненные аммиаком.
Космические угрозы и надлежащие строительные материалы
Инфраструктура орбитального центра обработки данных должна защищать внутреннее оборудование от ударов микрометеоритов и перепадов температур. Инженеры ЦОДа будут изготавливать структурные компоненты, подверженные высоким нагрузкам, в основном из нержавеющей стали или титана, а для большинства конструкций использовать алюминиевый сплав.
Для защиты от некоторых видов излучения и контроля температуры ЦОДу также потребуется слой золотой или серебряной фольги. Слой кевлара может обеспечить защиту от ударов, а внешнее термоодеяло — дополнительную изоляцию от экстремальных температур.
Могут ли центры обработки данных функционировать в космосе?
Учитывая, что космическая среда настолько неблагоприятна для вычислительного оборудования, стоит задуматься, сможет ли оборудование центров обработки данных функционировать в космосе. Недавние эксперименты HPE проверяли долговечность и производительность компьютерного оборудования при запуске и на орбите.
В 2017 году компания HPE запустила на МКС суперкомпьютер, чтобы выяснить, сможет ли стандартное вычислительное оборудование работать в космосе без модификаций. Два сервера провели на орбите более полутора лет. Хотя системе удалось сохранить работоспособность и обойтись без потери данных, девять из 20 твердотельных накопителей вышли из строя во время миссии.
В итоге эксперимент продемонстрировал, что готовое оборудование для центров обработки данных может надежно работать в космосе. Однако HPE использовала специальное программное обеспечение для своего компьютера Spaceborne Computer, чтобы обеспечить бесперебойную работу систем. Это программное обеспечение обнаруживает и исправляет любые ошибки, вызванные радиацией или галактическими космическими лучами. HPE запустила последующие миссии, отправив на МКС дополнительное оборудование для центров обработки данных в 2021 и 2024 годах.
Соображения по поводу космических центров обработки данных
Существуют меры, позволяющие компьютерам нормально функционировать в космосе. Например, космические челноки Challenger, Discovery и Endeavour оснащались пятью компьютерами общего назначения (GPC). Существовали опасения по поводу того, как космическая среда может повлиять на надежность компьютера.
GPC космических челноков функционировали аналогично современной отказоустойчивой кластерной среде: во время нормальной работы четыре компьютера находились в сети одновременно. Каждый из этих компьютеров имел право голоса. Если один из компьютеров совершал ошибку, другие GPC отменяли ее. Пятый GPC служил в качестве резервной системы полета, которая функционировала только в случае отказа одного из основных компьютеров.
Для работы компьютера в космосе необходимо учесть и преодолеть множество трудностей, поэтому GPC шаттлов имели такую конфигурацию. Как и в случае с шаттлами, для успешного развертывания постоянного орбитального центра обработки данных, который, скорее всего, будет беспилотным, потребуются пробы и ошибки. Но, если проявить настойчивость, возможность запуска центров обработки данных на НОО может оказаться не такой уж далекой.
Инфраструктура - это основа или фундамент, поддерживающий систему или организацию. В вычислительной технике ИТ-инфраструктура состоит из физических и виртуальных ресурсов, которые поддерживают поток, хранение, обработку и анализ данных. Инфраструктура может быть централизована в одном центре обработки данных или децентрализована и распределена по нескольким центрам обработки данных, которые контролируются либо самой организацией, либо третьей стороной, например, [...]
Что такое центр обработки данных? Центр обработки данных - это объект, состоящий из объединенных в сеть компьютеров, систем хранения данных и вычислительной инфраструктуры, которые используются организациями для сбора, обработки, хранения и распространения больших объемов данных. Бизнес, как правило, в значительной степени зависит от приложений, сервисов и данных, содержащихся в центре обработки данных, что делает его [...]
ИИ уже сегодня меняет подход к работе предприятий различных отраслей. Будущее влияние технологии заставляет дальновидные компании разрабатывать новые способы внедрения ИИ в свою работу и изменять существующие процессы. Однако риски и проблемы, связанные с использованием преимуществ новой технологии, вполне реальны; умные компании должны знать о возможных подводных камнях и подготовиться к внедрению. По мере того [...]
Прогнозы и целесообразность размещения центров обработки данных в космосе
Земля имеет ограниченное количество земли, и центры обработки данных занимают значительную ее часть. Центры обработки данных в космосе позволят сократить использование земли и расходы на электроэнергию, а также повысить скорость обработки данных.
С ростом спроса на хранение данных возникает необходимость в строительстве новых центров обработки данных. Чтобы сократить количество земли, которую будут занимать эти объекты, существуют уникальные среды, такие как космос, в которых можно разместить центры обработки данных.
Центры обработки данных в космосе могут показаться далекой, футуристической идеей, но эксперименты с существующими компьютерными технологиями в космосе могут сделать эту идею реальностью уже через несколько лет. Центры обработки данных на низкой околоземной орбите (НОО) позволят сэкономить пространство на Земле, снизить затраты на электроэнергию за счет использования солнечной энергии и уменьшить время задержки данных.
Преимущества центров обработки данных в космосе
Центры обработки данных на НОО обеспечат снижение затрат на электроэнергию, а также имеют технологические и экологические преимущества.
Снижение энергозатрат благодаря солнечной энергии
На Земле энергоснабжение и охлаждение являются одними из самых больших затрат, связанных с работой центров обработки данных. В космосе солнечная энергия и батареи будут обеспечивать все энергоснабжение, что снизит эксплуатационные расходы центра обработки данных.
Кроме того, космический аппарат — в данном случае центр обработки данных — на НОО облетает Землю по орбите примерно каждые 90 минут. За это время около 45 минут находится под солнечным светом, а остальное время — в темноте. Запас энергии от солнечных панелей обеспечивает работу аккумуляторов центра обработки данных, чтобы поддерживать аппаратное обеспечение центра обработки данных в отсутствие солнечного света.
Повышение производительности при работе со спутниками
Размещение центра обработки данных на орбите может повысить производительность рабочих нагрузок, связанных со спутниками. Рассмотрим спутник, используемый для прогнозирования погоды. Спутник такого типа должен передавать необработанные данные на Землю для обработки. Однако может настать день, когда метеорологические спутники смогут передавать данные в орбитальный центр обработки данных.
Если центр обработки данных находится близко к спутнику, то спутник может передавать данные в центр обработки данных с большей пропускной способностью, чем если бы тот же спутник передавал данные на приемную станцию на земле.
На орбите необработанные данные будут обрабатываться перед отправкой на Землю. Это повысит общую производительность, освободив полосу пропускания на приемной станции.
Влияние на окружающую среду
Один центр обработки данных обычно занимает около 0,15 квадратных километров земли, а гипермасштабные центры обработки данных занимают более 1 кв.км. Центры обработки данных на НОО позволят сэкономить ограниченное земельное пространство на Земле, оставив его для более эффективного использования, например, для сельского хозяйства или жилищного строительства. Кроме того, такие центры обработки данных будут использовать устойчивые источники энергии, например солнечную энергию и запасы аккумуляторов, а не электрические сети, которыми пользуются наземные центры обработки данных.
Безопасность
Центры обработки данных на НОО практически не подвергаются угрозам физической безопасности, поскольку получить физический доступ к ним практически невозможно. Орбитальные дата-центры также смогут связываться со спутниками и приемными станциями по защищенным каналам и через закрытые системы связи, что поможет защититься от кибератак.
Проблемы с центрами обработки данных в космосе
Существует несколько факторов, которые могут негативно повлиять на работу компьютеров в космосе, например экстремальные температуры и непредсказуемость окружающей среды.
Экстремальная сила при запуске
Во-первых, для того чтобы добраться до космоса, необходим запуск. Во время запуска космические аппараты подвергаются экстремальным вибрациям и большим перегрузкам. Эти силы могут повредить или уничтожить любые компоненты, не являющиеся твердотельными, например вращающиеся жесткие диски.
Разрушение оборудования под воздействием радиации и космических лучей
Радиация может вызвать переключение битов и повреждение памяти. Аналогично, галактические космические лучи могут вызвать воздействие высокоэнергетических частиц на орбитальные системы. Эти частицы могут разрушить или сократить срок службы транзисторов. Память с коррекцией ошибок может помочь защитить от повреждения памяти, но для этого также необходима защита от радиоактивных частиц.
Системы охлаждения
В космосе разница в температуре между солнечным светом и тенью может составлять несколько сотен градусов. Обычные системы охлаждения не так эффективны в космосе, поскольку конвекция не работает в условиях гравитации. Однако в компьютерах космического базирования, например на Международной космической станции (МКС), для охлаждения используются радиаторы, наполненные аммиаком.
Космические угрозы и надлежащие строительные материалы
Инфраструктура орбитального центра обработки данных должна защищать внутреннее оборудование от ударов микрометеоритов и перепадов температур. Инженеры ЦОДа будут изготавливать структурные компоненты, подверженные высоким нагрузкам, в основном из нержавеющей стали или титана, а для большинства конструкций использовать алюминиевый сплав.
Для защиты от некоторых видов излучения и контроля температуры ЦОДу также потребуется слой золотой или серебряной фольги. Слой кевлара может обеспечить защиту от ударов, а внешнее термоодеяло — дополнительную изоляцию от экстремальных температур.
Могут ли центры обработки данных функционировать в космосе?
Учитывая, что космическая среда настолько неблагоприятна для вычислительного оборудования, стоит задуматься, сможет ли оборудование центров обработки данных функционировать в космосе. Недавние эксперименты HPE проверяли долговечность и производительность компьютерного оборудования при запуске и на орбите.
В 2017 году компания HPE запустила на МКС суперкомпьютер, чтобы выяснить, сможет ли стандартное вычислительное оборудование работать в космосе без модификаций. Два сервера провели на орбите более полутора лет. Хотя системе удалось сохранить работоспособность и обойтись без потери данных, девять из 20 твердотельных накопителей вышли из строя во время миссии.
В итоге эксперимент продемонстрировал, что готовое оборудование для центров обработки данных может надежно работать в космосе. Однако HPE использовала специальное программное обеспечение для своего компьютера Spaceborne Computer, чтобы обеспечить бесперебойную работу систем. Это программное обеспечение обнаруживает и исправляет любые ошибки, вызванные радиацией или галактическими космическими лучами. HPE запустила последующие миссии, отправив на МКС дополнительное оборудование для центров обработки данных в 2021 и 2024 годах.
Соображения по поводу космических центров обработки данных
Существуют меры, позволяющие компьютерам нормально функционировать в космосе. Например, космические челноки Challenger, Discovery и Endeavour оснащались пятью компьютерами общего назначения (GPC). Существовали опасения по поводу того, как космическая среда может повлиять на надежность компьютера.
GPC космических челноков функционировали аналогично современной отказоустойчивой кластерной среде: во время нормальной работы четыре компьютера находились в сети одновременно. Каждый из этих компьютеров имел право голоса. Если один из компьютеров совершал ошибку, другие GPC отменяли ее. Пятый GPC служил в качестве резервной системы полета, которая функционировала только в случае отказа одного из основных компьютеров.
Для работы компьютера в космосе необходимо учесть и преодолеть множество трудностей, поэтому GPC шаттлов имели такую конфигурацию. Как и в случае с шаттлами, для успешного развертывания постоянного орбитального центра обработки данных, который, скорее всего, будет беспилотным, потребуются пробы и ошибки. Но, если проявить настойчивость, возможность запуска центров обработки данных на НОО может оказаться не такой уж далекой.
Related Posts
С Рождеством и Новым годом
Что такое инфраструктура (ИТ-инфраструктура)?
Центр обработки данных
Будущее частного ИИ: как отрасли используют преимущества ИИ
Поздравляем с 8 Марта!!!