NASA月球上的瓦茨(Watts On The Moon)好項目:服務器從云端到月端
隨著地球信息業的發展,無論對商業還是生產生活都對強大的計算力提出越來越多需求,但發揮計算本領的負載最終歸結在服務器,無論是本地還是云端,散發巨大熱量與風扇震動噪音的服務器總是令人映像深刻。而今云端已不再滿足人們需求,航天時代看得更遠走的深的人類已開始提出設想:把服務器設置到月球端,讓月球的深寒環境保證強力運算力的穩定運行,并發揮出硬件最大潛力。
隨著服務器的開支與耗費產生越來越多的熱量與電力需求,必然對地球有限的環境和資源產生浪費。為了盡最大可能壓縮云計算的成本并發揮硬件性能而穩定運行,許多提供相關服務的云端公司要么費盡腦汁尋找地球上足夠寒冷的地方、要么開辟電力十分便宜的偏遠位置去實現投入產出的性價比。比如,尋找到俄羅斯的西伯利亞礦區遠東深井、加拿大魁北克的水資源地、中國貴州區的大山內部,更有像微軟、亞馬遜、谷歌這樣的公司甚至尋覓到冰島和深海,不惜一切代價探索讓計算力成本最大降低的方案。
但中國的微物聯科技公司與加拿大一家企業相合作,想辦法要讓服務器安設在月球的天然熔巖所形成的幽深隧洞內,讓那里交替的極晝與極夜的條件滿足能源儲備與供應,以及一并解決設施散熱的難題,同時解決月球對人類而言十分不友好的生存環境(至少改善在有限區域內恒溫宜居的問題),逐步地把地球的運算需求轉移到“月端”,從而產生環保及經濟方面的積極價值。
這種超越“云端”進入深空的設想通過NASA在heroX舉辦的“月球上的瓦茨(Watts On The Moon)”進行為期8個月到2年期的概念性驗證。經過先期探測,人類已經發現月面淺表巖層內遍布延綿數公里至數十公里的天然巖洞,空間龐大且助于抵抗隕石撞擊及宇宙輻射和太陽風,這些古老火山熔巖冷卻形成的隧道成為抵抗惡劣環境的天然防護。2017年經過宇航局的“潛望鏡”計劃所得到的激光測繪制圖,一旦篩選到合適隧洞地點,月端服務器項目可獲得NASA創新先進概念(NIAC)支持的前沿深空項目的進一步資助。
瓦茨項目在前期先驗性步驟中,團隊參與者設想通過月球太空懸梯與設置在月環內的“海綿湖”這一門戶運輸通道逐步把小體積的硬件模塊以氣囊投放方式分批“濺落”至月表。在自動化機械的配合下有組織地把硬件轉移到環境相對穩定、低輻射干擾的天然熔巖隧道內,進一步是組織開展零配件的“攢機”工程,讓服務器在隧道機房內正式“安家”。驗證期大約在730天,這期間內如果服務器的折損率低于15%,這項試驗就算成功。
在若干合適地點開展的搭建將通過上述設計的空中運輸通道有序進行。除了投放硬件,該月球門戶同時承擔通訊和能源交換的樞紐作用,把信息和富余能量通過微波進行接力傳遞,盡可能彌補月球上不同地區晝夜差異所導致的能量失衡。如果科學家預計的氘與氦3資源能夠有效提取,甚至能直接發射到門戶作為“燃料”持續性添加——以一種懸浮式真空隧道列車的彈射方式發射電磁“炮彈”。
一旦月球服務器開始運行,產生的計算力將供應給地球,通過地月寬帶走廊(空間中繼互聯網)服務于地球,成為實質的“地球大腦”與“地球信息備份器”。根據團隊成員介紹,這種計算力適合需要深度萃取的高運算結果,配合大數據分析、天文觀測運算、月球工地的設施做計算服務。更由于地月38萬公里遠距離造成信息遲滯,十分適合AI的神經卷積訓練網絡的生成,從而能夠彌補1-3秒甚至更高的通訊延時,對未來的航天探索和人類社會信息預測都有十分重要意義。
經過將近一個世紀的努力,人們已經在地球上發展出了遍布每個角落的硬件、機械、算法,正是科技進化為著人類登上另一個星球而做的鋪墊,因此把硬件和計算搬上月球是好辦法。即時性算法靠近地端、深度思索的數據放置月端,形成地月配合的姊妹網絡。而月球上信息辨識近于空白,作為探測采集的標志物也非常單純,因此可以從零起始培育人工智能網絡,一旦人類能從整體上編程月球,毫無疑問在下一個世紀將是太空發展的蓬勃時代。
對NASA和地球的樂觀者潑了冷水,這是一個完全不相信人類在100年內能移民無論火星還是月球的現實性團隊,著眼的都是以現有技術條件下能實現實施的可能性方案,而非開展“跳躍”。尋求的方案是月球信息化基礎設施的先期鋪建,其第二階段的計劃將圍繞若干個巖洞服務器駐扎點在其周邊施放小型探測器進行月表的詳細探繪,并把運算力布署到設備間,形成硬件設施的分布式自主邊緣計算,屆時在月球上的探礦、采礦、建設都將在大型服務器支持下配合遙遠地球上的人們有條不紊去執行。
團隊希望這種超大型天體服務器能實現自身能源的自給自足,并把富余供應給地球人類,這也是“月球上的瓦茨”提出的挑戰目標之一。但月端服務器無疑還能同時讓數據產生的熱量均衡分布在月球的不同地方和各個時期間滿足一種環境宜居的可能性。隨著人類信息數量需求的指數型增長,地球資源將越來越耗費在數據分析上,如果能把大多數的運算機器甚至帶動工業的自動化生產設施都發送到月球上處理,讓月球成為地球的幕后工廠,無疑將為人類生存和發展空間開辟巨大余地——或許那時地球將重新變成純農業星球,讓人們回歸質樸的田園生活。
針對Watts On The? Moon所提出的工程實施環境的具體性問題中,團隊亦有獨創性解答。其它團隊往往都著眼在月表或地表下淺層實施能量儲備,但該團隊結合“空中月球門戶”的原理提出以小型熱核結合太陽能的綜合性辦法,以向下提供熱輻射的方案對月表局部施工區提供熱能與微波傳輸。月球環形山天然具備一定程度的聚熱優勢,從上方輻射出的光能均勻分布在凹坑內,提供類似“小太陽”的能源、光源方面的持續供應,而微波覆蓋對挑戰賽所提出的階段性水冰提取、氧氣制備運輸、運行工具的區域內供能都做出很好解決。更由于月球門戶Gateway實際是個大型的航天器,其在低空懸停的維持與繁忙的中轉運維都需要能量來保證,因此向月表集中散發能源讓空間中的散熱也成了個一舉兩得的辦法。
月球空間站的機動可帶來擇選地點的靈活性,一旦某地巖洞進入晝期,空間站將通過變軌遷移,并抵達另一處進入漫長夜期內的地點進行覆蓋。而月球南極端的特殊地點,或許可以采取能量支援的辦法由相鄰的空間站做接力供應。
宇航領域的天體工程將是個十分具有想象力與吸引力的事業,“月球一小步、星辰一大步”,希望更多人能熱愛并加入到宇航探索的事業中去,把更多的地球文明擴散方案成為實際性行動施展出來,從一塊深空到另一塊深空。正如一個名言:當一個族群有一群仰望星空的人,才有希望,而希望正在那遙遠閃爍的星星間。