Alors que des vagues de chaleur record balayent certaines régions du monde, un autre défi consiste à faire face au boom de l’intelligence artificielle : maintenir les puces hautes performances des centres de données suffisamment froides pour continuer à fonctionner.
Le défi s’étend bien au-delà de la chaleur saisonnière. À mesure que les modèles d’IA deviennent plus grands et nécessitent davantage de calculs, la demande en puissance de calcul augmente à un rythme qui met à l’épreuve les limites physiques des centres de données conventionnels.
Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), les centres de données représentaient environ 1,5 % de la consommation mondiale d’électricité en 2024, et la demande d’électricité devrait fortement augmenter à mesure que le déploiement de l’IA s’accélère.
L’augmentation de la consommation d’électricité, les coûts de refroidissement et l’exposition croissante aux perturbations liées au climat incitent les gouvernements et les entreprises technologiques à repenser l’endroit où les futures infrastructures informatiques devraient être construites.
Traduisant ce contexte en actions, un aménagement multi-villes prend forme en Chine. Pékin sert de point d’ancrage pour la recherche, le développement et l’établissement de normes grâce à son nouveau centre d’innovation. Tianjin se concentre sur l’intégration informatique espace-sol et le développement de matériel. Shanghai construit un écosystème industriel plus large. Hangzhou s’appuie sur des applications intelligentes, ancrées dans la « Constellation informatique à trois corps », déjà déployée en orbite. Mené par le Zhejiang Lab (ZJ Lab), il vise à construire un réseau de milliers de satellites avec une puissance de calcul totale de 1 000 péta opérations par seconde. La constellation permettra le traitement des données en orbite en temps réel avec des charges utiles intelligentes.
Les satellites traditionnels agissent comme des « caméras qui ne font que prendre des photos » : ils collectent des données brutes en orbite, les transmettent aux stations au sol et attendent que les superordinateurs terrestres les traitent. Les estimations du secteur suggèrent que moins de 10 % des données collectées sont utilisées, avec une latence pouvant atteindre plusieurs heures, voire jours.
L’informatique spatiale renverse le modèle. Les satellites sont équipés de puces résistantes aux radiations, de serveurs embarqués et de stockage, reliés en constellations capables de collecter, d’analyser et de décider en orbite, en renvoyant uniquement des résultats de grande valeur.
Selon les initiés de l’industrie, l’informatique spatiale comprend principalement trois modèles opérationnels : « le traitement en orbite des données collectées dans l’espace », qui traite les données collectées dans l’espace à bord et ne transmet que les résultats de grande valeur ; « le traitement spatial des données téléchargées au sol », qui exploite les avantages de l’informatique spatiale pour traiter les données téléchargées depuis le sol, et « l’informatique collaborative espace-sol intégrée », qui construit un réseau informatique distribué mondial pour parvenir à une complémentarité efficace des ressources spatiales et terrestres.
La consommation de bande passante peut chuter de plus de 90 % ; les temps de réponse passent de quelques heures à quelques secondes. Les applications vont des alertes d’incendies de forêt et d’inondations en temps réel au suivi du stress des cultures, à la détection de la pêche illégale dans les océans éloignés et à la surveillance des glaces polaires, le tout sans attendre une fenêtre de liaison descendante.
Les progrès dans les domaines de l’informatique, de l’énergie et des communications renforcent les fondements de l’infrastructure intelligente spatiale de la Chine.
Sur le plan informatique, le pays donne la priorité aux clusters en orbite à l’échelle d’une constellation et aux technologies anti-radiations locales. La Constellation informatique à trois corps sert de cas de référence : le réseau de 12 satellites, équipé de serveurs d’IA spatiaux produits dans le pays, fournit un pic de 744 TOPS par satellite et 5 POPS au total, avec des composants de base entièrement localisés via des puces natives de qualité aérospatiale et des processus sur mesure.
Sur le plan énergétique, les efforts se concentrent sur la production d’énergie spatiale à haut rendement et la gestion thermique radiative. Lingxi 03 de Galactic Aerospace, le premier satellite chinois à pile plate doté d’ailes solaires flexibles, illustre la direction : les « ailes flexibles » sont compactes, légères et modulaires, plus faciles à ranger et par unité de masse, plus grandes en superficie pour capter plus d’énergie solaire. Sur le plan thermique, la société a fait une percée dans la dissipation thermique en boucle fluide actionnée par pompe, technologies qui, selon Zhang Shijie, scientifique en chef chez Galactic Aerospace, sous-tendront les charges utiles de calcul spatial de haute puissance.
Sur le plan de la communication, l’accent est mis sur une architecture résiliente au niveau régional. Avec une couverture dense de stations au sol au niveau national et des nœuds sélectifs à l’étranger, les liaisons laser inter-satellites se sont stabilisées à 100 Gbit/s et les tests laser satellite-sol ont atteint 120 Gbit/s, tandis que la latence aller-retour en Chine et en Asie-Pacifique est maintenue entre 30 et 50 millisecondes, suffisante pour des scénarios sensibles au temps tels que les communications d’urgence, avec des appareils de base 100 % contrôlés au niveau national, selon Xu Zifan, un éminent analyste technologique et directeur adjoint de le Bureau de recherche en informatique avancée de l’Institut de recherche en électronique, qui fait partie du Centre chinois pour le développement de l’industrie de l’information.
La course mondiale s’intensifie. SpaceX a présenté une vision à long terme consistant à déployer jusqu’à un million de satellites en orbite terrestre basse (LEO) en tant que centres de données orbitaux, tandis que l’Union européenne fait progresser son initiative de centre de données spatiales. La Russie améliore les capacités informatiques embarquées de sa constellation Sfera, et le Japon investit dans le traitement en orbite des satellites d’observation de la Terre. Certaines études récentes estiment que la région LEO située entre 300 et 2 000 km ne pourrait accueillir en toute sécurité qu’environ 175 000 satellites dans les hypothèses actuelles d’évitement des collisions.
Parallèlement, dans le cadre du cadre de dépôt de spectre de l’Union internationale des télécommunications, les opérateurs de satellite disposent généralement de sept ans pour mettre en service les dépôts de fréquences, suivis d’étapes de déploiement progressif pour les constellations non géostationnaires.
À mesure que les modèles d’IA deviennent plus grands et que l’observation de la Terre se développe de façon exponentielle, la compétition ne porte plus sur celui qui peut lancer davantage de satellites, mais sur celui qui peut traiter les informations en premier. La prochaine frontière de l’économie numérique pourra donc être mesurée non seulement par la puissance de calcul sur Terre, mais aussi par l’intelligence déployée en orbite.
