O crescimento da IA está ultrapassando os limites da capacidade da nossa infraestrutura digital. Em muitos lugares, a energia necessária para treinar e rodar modelos já está superando a velocidade com que nova capacidade energética pode ser implantada, e os limites físicos das redes terrestres estão começando a moldar o debate sobre o que vem a seguir.

No Fórum de Investimento da Arábia Saudita no ano passado, Elon Musk delineou um futuro em que computação em IA em grande escala é colocada em órbita, alimentada por exposição solar contínua e resfriada no vácuo do espaço.

Em sua visão, a economia pode mudar em cinco anos, criando cenários futuros em que satélites de IA alimentados por energia solar – ou até mesmo clusters computacionais no espaço profundo – superem instalações terrestres em certos tipos de cargas de trabalho. E Musk não está sozinho. Jeff Bezos falou sobre o ambiente lunar como uma possível base para operações intensivas em energia, e o CEO do Google, Sundar Pichai, anunciou que o Google testará hardware de aprendizado de máquina em órbita por meio de sua iniciativa Projeto Suncatcher.

Certamente há ambição suficiente por aí, mas por trás dela há uma mudança genuína na forma como a indústria pensa sobre energia, potencial computacional e a evolução de longo prazo da nossa pilha de infraestrutura digital. A perspectiva da computação orbital também introduz novas dinâmicas – e dependências – para o movimento de dados, a estrutura das redes e a localização das cargas de trabalho de IA.

Sistemas baseados no espaço estão prestes a se tornar parte essencial da nossa espinha dorsal digital, ao lado de data centers terrestres, locais Edge e hubs de rede de alta capacidade. Isso reforça algo que já sabemos há algum tempo – que o futuro da IA e das comunicações não dependerá apenas da tecnologia que as viabiliza, mas também da infraestrutura que as sustenta.

A interconexão, que se refere à troca de dados de alto desempenho entre redes, plataformas e locais de computação, já é uma necessidade para a IA. Se esse cálculo de IA começar a se estender para o espaço, faz sentido que o ambiente de interconexão que mantém tudo unido também precise se estender para o espaço. Não há dúvida de que a IA vai se estender além dos limites da Terra – o que deveríamos perguntar é como os sistemas futuros em terra e em órbita serão conectados para suportar aplicações em tempo real, treinamento distribuído de modelos e o fluxo geral de dados em escala extraterrestre.

Energia, resfriamento e as limitações da Terra

Os humanos nascem resolvendo problemas. A discussão sobre colocar computação em órbita está acelerando porque as limitações da infraestrutura terrestre estão se tornando cada vez mais difíceis de ignorar.

Modelos de IA exigem enormes quantidades de energia, e a curva de crescimento está se acentuando à medida que as organizações escalam tanto as cargas de treinamento quanto as de inferência. Muitas regiões já enfrentam restrições à capacidade da rede, e novos projetos de data centers enfrentam prazos de desenvolvimento longos, altos custos de energia e processos de licenciamento demorados.

Esse é o problema e está levando líderes do setor a explorar ambientes onde o fornecimento de energia é mais abundante. Quando você considera que a Terra recebe apenas cerca de um bilhão de avos da energia total do Sol, ainda há muito em jogo. A exposição solar contínua em órbita fornecerá uma fonte estável de energia, e avanços recentes em materiais fotovoltaicos leves tornam o conceito cada vez mais viável para implantações em larga escala.

O resfriamento é outro fator que ganha espaço no radar da indústria. Supercomputadores modernos são dominados por sistemas de resfriamento que acrescentam peso, custo e complexidade ao projeto. Em órbita, o calor pode ser dissipado por radiação, sem a infraestrutura tradicional de resfriamento, o que abre a possibilidade de computação de maior densidade, sem as limitações da disponibilidade de água ou dos limites térmicos – ambos cada vez mais problemáticos na Terra.

Empresas como o Google já começaram a modelar a economia dos sistemas baseados no espaço e estimam que a combinação de energia solar ininterrupta e resfriamento por radiação pode tornar certas cargas de trabalho viáveis além da Terra em uma década. Embora os data centers terrestres continuem sendo essenciais por razões de proximidade e latência (e provavelmente de regulação), o crescente interesse pela infraestrutura orbital mostra que estamos pensando no problema de amanhã hoje: como sustentaremos a pegada energética da IA em uma década ou em duas décadas?

Construindo a camada orbital

Se a computação começar a se estender para a órbita, o que é cada vez mais provável, o próximo desafio será como esses sistemas participarão do ecossistema digital mais amplo. Satélites não podem operar como ilhas. Eles precisam de caminhos estruturados para trocar dados com a Terra, entre si e com locais de Edge que suportem aplicações em tempo real.

Isso exigirá pontos de interconexão, roteamento previsível e padrões técnicos compartilhados – efetivamente, os mesmos princípios que sustentam a Internet terrestre. Na prática, uma camada orbital precisaria funcionar de forma semelhante aos ecossistemas de peering atuais, com as Internet Exchanges (IXs) permitindo foco na troca segura de tráfego, links com latência em milissegundos e caminhos confiáveis entre diversas redes e plataformas independentes.

É aí que entram as comunicações ópticas baseadas em laser. Satélites baseados em rádio já são uma adição útil ao nosso ecossistema de conectividade, mas, embora bons para cobertura, tendem a ter dificuldades com a largura de banda por segundo, o que resulta em maior latência devido a gargalos de resfriamento. E a latência é inimiga da IA, especialmente quando se trata do tipo de resposta em tempo quase real necessária para serviços suportados por IA que interagem com o mundo real.

Sinais ópticos baseados em laser, por outro lado, são capazes de suportar a velocidade, largura de banda e precisão necessárias para uma implementação bem-sucedida da IA. Já praticamente dominamos a comunicação óptica espacial livre (FSO) na Terra – o próximo desafio será fazê-la funcionar no espaço.

Conectando a Terra à órbita

A verdade inconveniente é que o FSO ainda tem limitações práticas que impedem que ele suporte uma troca consistente e de dados de alta qualidade em ambientes como o espaço. Links a laser podem transportar muito mais dados do que sinais de rádio, mas também são facilmente perturbados pelo ambiente por onde viajam, especialmente quando esse ambiente inclui cobertura de nuvens, turbulência atmosférica e variações na densidade do ar que podem distorcer os feixes e reduzir o débito. Para satélites que precisam transferir dados de forma confiável para a Terra e vice-versa, isso continua sendo um grande ponto de bloqueio.

O projeto OFELIAS da Agência Espacial Europeia está atualmente estudando como esses problemas podem ser gerenciados por meio de protocolos mais inteligentes, algoritmos e melhores mecanismos de transferência entre satélites e estações terrestres. O DE-CIX está atualmente trabalhando com o Centro Aeroespacial Alemão (DLR) como parte do projeto OFELIAS para descobrir como esses links ópticos poderiam ser otimizados para se comunicar com sucesso com redes na Terra. Isso acompanha o trabalho mais amplo da DE-CIX sobre o conceito de Space-IX, que analisa o que uma interconexão em larga escala em órbita pode exigir a longo prazo, permitindo que o tráfego se mova entre satélites, infraestrutura terrestre e locais de Edge, assim que os sistemas espaciais começarem a executar cargas de trabalho significativas.

O espaço como backbone de conectividade

Dominamos a capacidade de colocar satélites em órbita, e nosso domínio da IA está aumentando a cada mês. Isso significa que a fronteira entre a Terra e a órbita terá muito menos importância no futuro do que a capacidade de mover dados de forma inteligente entre elas. É aí que está o verdadeiro ganho. Se o espaço quiser fazer parte do futuro da Internet – e com certeza fará – a base para esse futuro precisa ser construída agora.