Datos centros espaciales: una propuesta para un futuro sostenible

Una idea fascinante surge de los científicos de Nanyang Technological University (NTU Singapore) al proponer la instalación de centros de datos en el espacio, lo que podría allanar el camino hacia una computación sostenible utilizando energía solar ilimitada y enfriamiento gratuito. Esta propuesta se fundamenta en un estudio que sugiere cómo satélites equipados con procesadores avanzados podrían aprovechar la energía solar y el frío del vacío espacial para dar forma a un futuro digital más ecológico.

Los investigadores delinearon un camino práctico para construir centros de datos carbono-neutro en la órbita baja terrestre (LEO), un concepto relevante especialmente para ciudades con escasez de tierras como Singapur, donde las limitaciones de espacio y los altos costos inmobiliarios hacen cada vez más costosos los centros de datos convencionales. Este estudio fue publicado en la revista Nature Electronics.

El trabajo, liderado por el profesor Wen Yonggang, quien también ocupa la Cátedra de Presidente de Alibaba-NTU en Ciencias de la Computación e Ingeniería, sostiene que el espacio ofrece ventajas ambientales incomparables: prácticamente ilimitada energía solar y un enfriamiento radiativo natural gracias a temperaturas extremadamente bajas.

Estos factores podrían permitir a los centros de datos orbitales operar con emisiones de carbono netas iguales a cero. La urgencia de esta propuesta se refleja en las proyecciones que indican un aumento del 165% en la demanda de computación impulsada por inteligencia artificial hacia 2030.

En Singapur, actualmente, los centros de datos representan cerca del 7% del consumo eléctrico nacional, un porcentaje que se espera que aumente al 12% para 2030.

"El espacio ofrece un verdadero entorno sostenible para la computación. Debemos soñar en grande y pensar de manera no convencional si queremos construir un futuro mejor para la humanidad", afirmó el profesor Wen, quien también es Decano del Colegio de Graduados e integra la facultad del Colegio de Ciencia de Cómputo y Datos.

"Al aprovechar la energía del sol y el frío del vacío espacial, los centros de datos orbitales podrían transformar la computación global. Nuestro objetivo es convertir el espacio en un recurso renovable para la humanidad, expandiendo la capacidad de IA sin aumentar las emisiones de carbono o agotar los limitados recursos de tierra y energía del planeta", agregó Wen, un innovador que originalmente inventó y demostró la tecnología de proyección en múltiples pantallas en 2013.

Utilizando la física del espacio para la sostenibilidad

A diferencia de los centros de datos basados en la Tierra, que enfrentan grandes desafíos con el enfriamiento y la demanda energética, especialmente en entornos urbanos densos donde tanto la energía como la tierra son limitadas, las instalaciones espaciales podrían depender completamente de la luz solar para su energía y disipar el calor directamente al espacio profundo, que tiene una temperatura media de 2.7 Kelvin (-270.45°C).

Esto convierte al espacio en un entorno ideal para la computación de alto rendimiento. La órbita baja terrestre (LEO), situada aproximadamente a 160 a 2,000 kilómetros sobre la Tierra, proporciona una altitud rentable que ya es utilizada por muchos sistemas de satélites comerciales.

El equipo propuso dos modelos alternativos para concretar este concepto:

Centros de Datos Orbitales de Borde: los satélites de imagen o detección equipados con aceleradores de IA podrían procesar datos en órbita, transmitiendo solo la información procesada esencial a la Tierra. Este enfoque podría reducir los volúmenes de transmisión de datos en más de cien veces, disminuyendo significativamente el consumo energético y la latencia.

Centros de Datos Orbitales en la Nube: constelaciones de satélites equipados con servidores, enlaces de banda ancha, paneles solares y enfriadores radiativos podrían realizar tareas de computación complejas, desde simulaciones científicas hasta entrenamiento de modelos de IA.

Los investigadores destacaron que en lugar de construir una sola instalación masiva en el espacio, estas constelaciones distribuidas son tecnológicamente factibles con los avances actuales en satélites y computación y podrían escalarse con el tiempo.

Para validar el potencial de carbono neutro de tal sistema, el equipo trabajó en colaboración con el spin-off de tecnología profunda de NTU, Red Dot Analytics, cofundado por el profesor Wen, para desarrollar un modelo digital gemelo del centro de datos basado en el espacio.

Escasez de tierras y creciente costo de construir centros de datos

El estudio señala que las limitaciones de tierra y energía hacen que los centros de datos sean costosos en ciudades como Singapur, el segundo mercado más caro del mundo para tales instalaciones, con costos que promedian $13.80 por vatio de carga de TI o alrededor de $11.7 millones por megavatio.

Los altos precios de la tierra, los costos de infraestructura y los límites en el suministro de energía restringen la expansión física, lo que genera un renovado interés en alternativas sostenibles y eficientes en el uso del espacio.

En contraste, los modelos de centros de datos orbitales evitan estas restricciones, ya que no requieren tierra física, tienen infraestructura de enfriamiento mínima y ofrecen escalabilidad global sin limitaciones geográficas.

Sostenibilidad a lo largo de todo el ciclo de vida y preparación tecnológica

Si bien los lanzamientos de cohetes siguen siendo intensivos en carbono, el estudio de NTU presentó una nueva métrica, la efectividad de carbono a lo largo del ciclo de vida (CUE), que demostró que los centros de datos orbitales alimentados por energía solar podrían compensar sus emisiones de lanzamiento dentro de unos pocos años de operación.

Avances como cohetes reutilizables, lanzadores eléctricos de resortes, electrónica resistente a la radiación y chips calificados para el espacio están acelerando este progreso.

Empresas como AMD ya han desarrollado procesadores de grado espacial, mientras que el spin-off de tecnología profunda de NTU, Zero Error Systems, proporciona tecnología de semiconductores tolerantes a fallos que permite que el hardware de consumo funcione de manera confiable en el espacio.

El profesor Louis Phee, vicepresidente de innovación y emprendimiento de NTU, afirmó que el estudio refleja el espíritu innovador que la NTU fomenta en sus estudiantes y científicos.

"Para abordar los mayores desafíos de la humanidad, necesitamos investigadores creativos e interdisciplinares trabajando codo a codo con emprendedores", agregó el profesor Phee.

"A lo largo de la última década, NTU ha construido una sólida fundación de patentes y spin-offs tecnológicos que están listos para aprovechar nuevas tendencias como la computación sostenible y la economía espacial. Estos esfuerzos están abriendo nuevos mercados para Singapur y reforzando nuestra posición de liderazgo en sostenibilidad y computación avanzada."

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