Computing spaziale: i data center entrano in orbita

di Wang Zheng, Quotidiano del Popolo

La Cina sta accelerando lo sviluppo del calcolo spaziale (space-based computing), una tecnologia emergente che mira a trasferire la potenza di calcolo dalla Terra all'orbita. Quello che un tempo era considerato un concetto futuristico sta ora entrando nella fase di sperimentazione pratica e implementazione.

All'inizio di quest'anno, l'azienda aerospaziale commerciale Adaspace Technology Co., Ltd. (ADAspace), in collaborazione con l'Università Jiaotong di Shanghai, ha utilizzato con successo la potenza di calcolo spaziale per controllare un robot a terra.

Durante la dimostrazione, un utente ha impartito comandi in linguaggio naturale da terra. Un modello di intelligenza artificiale su larga scala, ospitato su un satellite in orbita, ha elaborato la richiesta, trasmesso le istruzioni tramite un collegamento di comunicazione spazio-Terra e guidato il robot nel completamento dei compiti assegnati.

Si è trattato di un'ulteriore pietra miliare negli sforzi della Cina per costruire un'infrastruttura di calcolo spaziale."Con space-based computing ci si riferisce a un'infrastruttura informativa spaziale realizzata dispiegando in orbita sistemi di calcolo, unità di archiviazione dati e infrastrutture di comunicazione ad alta velocità, integrando così capacità di elaborazione, memorizzazione e trasmissione dei dati", ha affermato He Baohong, ingegnere capo presso la China Academy of Information and Communications Technology (CAICT).La ??spinta allo sviluppo dell'informatica spaziale è motivata da tre esigenze impellenti.

La prima è il divario crescente tra la domanda in forte aumento di potenza di calcolo e i vincoli legati alle risorse energetiche.

Guo Liang, ingegnere capo dell'Istituto di ricerca su Cloud Computing e Big Data del CAICT, ha osservato che il rapido sviluppo dell'intelligenza artificiale generativa ha fatto crescere in modo esponenziale la richiesta di potenza di calcolo. Le statistiche indicano che, nel 2025, i data center cinesi hanno consumato 196 miliardi di kilowattora di elettricità.

I data center terrestri sono sempre più limitati da elevati consumi energetici, costi di raffreddamento in aumento e scarsa disponibilità di terreni. Sfruttando l'abbondante energia solare presente nello spazio per una generazione di energia continua, l'informatica spaziale offre un nuovo approccio per affrontare tali sfide.

Il secondo fattore trainante è la crescente necessità di un'elaborazione dei dati più rapida.

Tradizionalmente, i dati satellitari seguono un flusso di lavoro del tipo "acquisizione, trasmissione ed elaborazione", il che significa che ottenere dati di telerilevamento utilizzabili richiede spesso diverse ore. In ambiti quali la prevenzione degli incendi boschivi, la gestione delle inondazioni e la tutela dei diritti marittimi, ogni minuto è prezioso.

Wang Shangguang, preside della Facoltà di Informatica della Beijing University of Posts and Telecommunications, ha affermato che la costellazione "Tiansuan", sviluppata dal suo team, impiega un'intelligenza artificiale di bordo per elaborare i dati direttamente in orbita, consentendo di trasmettere a terra informazioni cruciali sugli obiettivi nel giro di pochi minuti. Negli scenari di emergenza, ciò potrebbe trasformare la gestione dei disastri, passando dai soccorsi successivi all'evento a sistemi di allerta precoce precedenti al disastro stesso.

Il terzo fattore è l'importanza strategica delle risorse orbitali e dello spettro radio, entrambe risorse limitate e non rinnovabili.

Mentre le nazioni competono per queste risorse strategiche, lo sviluppo del calcolo spaziale è diventato non solo una priorità industriale, ma anche una componente fondamentale delle infrastrutture digitali e della sicurezza.

Guo ha affermato che lo sviluppo del calcolo spaziale può essere suddiviso in tre fasi.

La prima fase prevede l'elaborazione a bordo del singolo satellite. I singoli satelliti sono dotati di moduli di calcolo basati su IA, con una specifica capacità di elaborazione, per eseguire operazioni preliminari sulle immagini di telerilevamento, quali filtraggio, rimozione delle nuvole e riconoscimento degli obiettivi, prima di trasmettere a terra i dati validi.

La seconda fase riguarda la creazione di reti di costellazione, in cui più satelliti sono collegati tra loro tramite link inter-satellite per formare una rete locale spaziale. Ciò consente l'elaborazione distribuita, l'assegnazione dinamica delle risorse e l'esecuzione collaborativa di attività tra i vari satelliti.

La fase finale consiste nella realizzazione di una rete di calcolo spaziale, che prevede l'impiego in orbita di nodi di calcolo dedicati su larga scala per formare cluster di calcolo spaziali, consentendo un'integrazione fluida tra le risorse di calcolo spaziali e quelle terrestri.

Il settore cinese del calcolo spaziale è passato dalla ricerca teorica alla verifica pratica in orbita e all'implementazione iniziale di reti di satelliti dedicati al calcolo.

La validazione tecnologica ha portato a progressi fondamentali. La Cina ha completato test in orbita che hanno coinvolto più satelliti e ha lanciato con successo diversi satelliti sperimentali dotati di payload per l'edge computing, verificando la fattibilità dell'impiego di componenti di classe commerciale nello spazio.

Sono stati inoltre compiuti progressi significativi nelle comunicazioni inter-satellite, grazie a collegamenti laser sviluppati autonomamente che hanno completato test di trasmissione ad alta velocità tra più satelliti.

La messa in orbita di costellazioni satellitari sta entrando in una fase di rapida espansione. Le costellazioni a banda larga in orbita terrestre bassa, tra cui la costellazione Qianfan, hanno avviato operazioni di lancio regolari. È in fase di progettazione una nuova generazione di satelliti dotata di capacità riservata per carichi utili di calcolo, ponendo così le basi per funzionalità integrate di comunicazione, navigazione e telerilevamento.

ADASpace ha presentato un piano che prevede la realizzazione di una rete composta da 2.800 satelliti di calcolo. GalaxySpace, produttore di satelliti e fornitore leader di soluzioni Internet satellitari, ha già lanciato oltre 40 satelliti e sta sviluppando una piattaforma satellitare di terza generazione progettata specificamente per il calcolo spaziale.

Sta prendendo forma un ecosistema industriale integrato. Sono stati istituiti organismi quali un comitato professionale dedicato al calcolo spaziale e il Beijing Space Intelligent Computing Research Institute, mentre è stato ufficialmente inaugurato il Beijing Space Computing Innovation Center.

La Cina ha inoltre pubblicato un elenco di 10 progetti prioritari incentrati su tecnologie chiave per il calcolo spaziale. All'iniziativa partecipano oltre 10 aziende leader, tra cui LandSpace, GalaxySpace, ZTE e BOE, coprendo l'intera filiera industriale: dalle piattaforme satellitari, i chip e i carichi utili fino a reti, software e applicazioni.

Gli scenari applicativi si stanno evolvendo dalla semplice funzionalità a una maggiore usabilità. Il calcolo spaziale ha registrato i primi progressi nell'adozione commerciale, sia in ambito consumer che industriale. In situazioni di emergenza, come la prevenzione degli incendi boschivi e la gestione delle inondazioni, i dati di telerilevamento elaborati in orbita consentono di diffondere informazioni sul disastro con una rapidità dell'ordine dei minuti, creando così un primo ciclo commerciale completo.

"Il punto di forza della Cina risiede nella capacità di coordinare le risorse lungo l'intera filiera industriale", ha affermato Guo.

Forte di una solida base manifatturiera e di un vasto mercato interno, la Cina sta perseguendo un percorso di sviluppo che integra profondamente comunicazioni, navigazione, telerilevamento e capacità di calcolo in costellazioni satellitari multifunzionali.

Il primo satellite pilota per la dimostrazione tecnologica della costellazione Tiansuan, sviluppato dalla Beijing University of Posts and Telecommunication. (Foto per gentile concessione della Beijing University of Posts and Telecommunication)

Costellazione inaugurale della rete "Star-Compute" di ADASpace Technology Co., Ltd. (Foto per gentile concessione di ADASpace Technology Co., Ltd.)

Ricercatori dell'Università di Scienza e Tecnologia di Shanghai conducono studi di base sui test delle prestazioni di piastre di raffreddamento a liquido per chip di calcolo spaziali. (Foto per gentile concessione dell'Università di Scienza e Tecnologia di Shanghai)