【海底ケーブルとAIの関係性】生成AIを支える光通信の仕組みと将来性を徹底解説

【海底ケーブルとAIの関係性】AI時代を支える「海の高速道路」とは？

AIと海底ケーブルは、一見すると関係がないように思えるかもしれません。

しかし実際には、生成AIやクラウドサービスの普及によって、海底ケーブルの重要性はこれまで以上に高まっています。

AIは大量の計算処理を行うだけではありません。

世界中に分散するデータセンター、クラウド、利用者の端末との間で、膨大なデータを常に送受信しています。

その国際的なデータ通信の多くを支えているのが、海底に敷設された光ファイバー通信ケーブルです。

つまり海底ケーブルは、世界中のAIデータセンターを結び付ける、AI時代の「海の高速道路」といえる存在です。

高性能なGPUや巨大なAIデータセンターを整備しても、それらを高速・大容量・低遅延で結ぶ通信網がなければ、世界規模のAIサービスを安定して提供することはできません。

海底ケーブルは目立ちにくいインフラですが、生成AI、クラウド、自動運転、動画配信、金融取引など、デジタル社会全体を支える重要な基盤となっています。

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① AIは世界中のデータセンターを使っている

巨大な生成AIは、一つのデータセンターだけで完結して動いているわけではありません。

AIサービスは、利用者の場所、サーバーの混雑状況、必要な処理能力などに応じて、複数のデータセンターやクラウド拠点を利用します。

例えば、利用者がAIへ質問を送信した場合、次のような経路で処理されることがあります。

ユーザーの端末
↓
最寄りの通信拠点
↓
国内データセンター
↓
海外のAIサーバー
↓
クラウド・ストレージ
↓
処理結果をユーザーへ返送

処理内容によっては、学習済みAIモデルが置かれている海外拠点へ接続したり、別の地域にあるストレージからデータを取得したりします。

こうした国境を越える通信の多くが、海底通信ケーブルを経由しています。

AIサービスは利用者から見ると数秒で返答していますが、その裏側では複数の国や地域をまたいでデータが移動している場合があります。

AIサービスの安定性も通信網で決まる

AIサーバーの性能が高くても、通信回線が混雑していたり、遅延が大きかったりすれば、利用者が受け取る応答速度は低下します。

そのためAI企業にとって、計算能力だけでなく、データセンター間を結ぶ通信容量の確保も重要な経営課題になっています。

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② なぜ人工衛星ではなく海底ケーブルなのか？

国際通信と聞くと、人工衛星をイメージする人も多いかもしれません。

しかし現在、国境を越える大容量インターネット通信の中心を担っているのは、人工衛星ではなく海底光ファイバーケーブルです。

海底ケーブルが主に使われる理由には、次のようなものがあります。

• 大量のデータを同時に送信できる
• 通信速度が速い
• 遅延が比較的小さい
• 大量通信時のコスト効率が高い
• 長期間安定して運用しやすい

人工衛星通信には、山間部、離島、船舶、航空機、災害地域など、地上回線を敷設しにくい場所をカバーできる強みがあります。

一方、AIデータセンター同士の通信では、非常に大量のデータを継続的に送る必要があります。

そのため、通信容量と低遅延の面で海底光ファイバーケーブルが重要になります。

AIでは遅延が重要になる

AIサービスでは、利用者が質問してから回答が表示されるまでの時間が、使いやすさを大きく左右します。

特に、自動運転、遠隔医療、金融取引、ロボット制御などでは、わずかな通信遅延が安全性や性能へ影響する可能性があります。

そのため、データをできる限り短い経路で高速に送る海底ケーブル網が必要になります。

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③ AIは膨大なデータを送受信する

AIモデルの学習では、文章、画像、動画、音声、プログラムコードなど、非常に多くのデータを使用します。

扱われるデータ量は、モデルや用途によって異なりますが、数百テラバイトからペタバイト級になることもあります。

主な学習データには、次のようなものがあります。

• 文章データ
• 画像データ
• 動画データ
• 音声データ
• プログラムコード
• 地図・位置情報
• 工場や自動車のセンサーデータ

これらのデータは、必ずしもAIを学習させるデータセンターと同じ場所に保存されているわけではありません。

世界中のクラウド、データセンター、研究機関、企業のストレージなどからデータを集める必要があります。

世界中のデータ
↓
国内通信網
↓
海底ケーブル
↓
海外のクラウド拠点
↓
AI学習用データセンター

この大規模なデータ転送を支えているのが、海底光ファイバーです。

AIモデルの更新でも通信が必要

AIは一度学習すれば終わりではありません。

新しいデータの追加、モデルの更新、利用地域への配信、バックアップなどで継続的な通信が発生します。

モデルの規模が大きくなるほど、データの保存、複製、移動に必要な通信容量も増加します。

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④ AIデータセンター同士も海底ケーブルで接続される

世界には、米国、日本、シンガポール、欧州、中東などに大規模なAIデータセンターやクラウド拠点があります。

これらの拠点は独立しているのではなく、海底ケーブルや陸上光ファイバー網によって相互接続されています。

AIデータセンター
↓
陸上光ファイバー
↓
海底ケーブル陸揚げ局
↓
海底光ファイバー
↓
海外の陸揚げ局
↓
海外AIデータセンター

AIモデルの学習、バックアップ、サービス提供、障害時の切り替えなどでは、複数のデータセンター間で大量のデータを移動させます。

もし海底ケーブルがなければ、世界規模で同じAIサービスを提供することは非常に難しくなります。

データセンターの立地にも影響する

AIデータセンターを建設する際は、電力、土地、冷却環境だけでなく、高速通信網への接続性も重要です。

海底ケーブルの陸揚げ地点や主要な通信拠点に近い地域は、国際通信へ接続しやすいため、データセンターの立地候補になりやすい傾向があります。

つまり海底ケーブルの整備は、その地域へデータセンター投資を呼び込む要因にもなります。

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⑤ 海底ケーブルの中では光がデータを運んでいる

海底通信ケーブルの中心には、非常に細い光ファイバーが入っています。

データは電気信号のまま送られるのではなく、レーザーを使った光信号へ変換され、光ファイバーの中を進みます。

基本的な流れは次のとおりです。

デジタルデータ
↓
光信号へ変換
↓
光ファイバーへ送信
↓
海底ケーブル内を伝送
↓
光増幅器で信号を増幅
↓
海外の陸揚げ局へ到着
↓
電気信号へ変換
↓
データセンターへ送信

光ファイバーは、ガラスや樹脂で作られた細い線の中で光を反射させながら、遠距離まで情報を運びます。

なぜ中継増幅器が必要なのか？

光信号は、長距離を進むうちに少しずつ弱くなります。

そのため海底ケーブルには、一定間隔で光信号を増幅する中継器が設置されています。

この中継器によって、数千キロメートル離れた大陸間でも高速通信が可能になります。

海底ケーブルは通信線だけではない

海底通信ケーブルの内部には、光ファイバーのほかに、中継器へ電力を供給する導体、絶縁材、保護層などが組み込まれています。

深海、海流、水圧、漁業活動、船舶のいかりなどから内部の光ファイバーを守る必要があるため、複数の層で保護されています。

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⑥ 海底ケーブルとAI推論の関係

AIでは、モデルを作る「学習」だけでなく、利用者の質問へ回答する「推論」でも通信が必要です。

利用者がスマートフォンやパソコンから質問すると、そのデータはクラウド上のAIサーバーへ送られます。

ユーザーが質問
↓
通信ネットワークへ送信
↓
AIサーバーが推論
↓
回答データを返送
↓
ユーザーの画面に表示

利用者とAIサーバーが別の国にある場合、この通信は海底ケーブルを通過する可能性があります。

生成AIの利用者が増えるほど、質問、画像、動画、音声などのデータ送受信量も増加します。

動画生成AIは通信量が大きい

テキストだけを扱うAIと比べて、画像や動画を扱うAIはデータ量が大きくなります。

特に高解像度動画の生成、編集、保存、配信では、大容量の通信回線が必要です。

今後、動画生成AIやリアルタイム翻訳、空間コンピューティングが普及すると、海底ケーブルを流れるデータ量はさらに増えると考えられます。

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⑦ AIが海底ケーブルを管理する時代

AIは海底ケーブルを利用するだけではありません。

通信網の監視、保守、故障予測など、海底ケーブルを管理する技術としても活用されています。

主な活用例には、次のようなものがあります。

• 通信障害の予測
• 異常な通信量の検知
• ケーブル劣化の分析
• 故障箇所の推定
• 通信経路の最適化
• サイバー攻撃の検知
• 消費電力の最適化

海底ケーブルは海の中にあるため、障害が発生した場合、簡単に人が確認することはできません。

通信速度、信号の減衰、エラー率などをAIが分析することで、異常の兆候を早期に発見できる可能性があります。

障害発生時の通信経路も最適化

海底ケーブルに障害が発生した場合、別のルートへ通信を切り替える必要があります。

AIを利用すれば、各回線の混雑状況や残り容量を分析し、通信経路を自動的に変更することも可能になります。

つまり、

AIが海底ケーブルを利用し、同時にAIが海底ケーブルを管理する

という関係が形成されています。

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⑧ 海底ケーブルが切れると何が起こる？

海底ケーブルは非常に重要なインフラですが、船舶のいかり、漁業活動、地震、海底地滑りなどによって損傷する可能性があります。

海底ケーブルが切断されると、

• インターネット速度の低下
• 海外サービスへの接続障害
• クラウド利用への影響
• 金融取引の遅延
• AIサービスの応答低下

などが起こる可能性があります。

ただし、多くの通信網は一つのケーブルだけに依存せず、複数のルートを用意しています。

一部のケーブルに障害が発生した場合でも、別の経路へ通信を迂回させることで、サービス停止を防ぎます。

冗長化が重要

AIサービスを安定運用するには、計算設備だけでなく、通信経路の冗長化も必要です。

通常の海底ケーブル
↓
障害発生
↓
別ルートへ自動切り替え
↓
サービスを継続

AI利用が社会インフラへ広がるほど、複数の海底ケーブルを確保する重要性も高まります。

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⑨ 海底ケーブルは経済安全保障にも関係する

海底ケーブルは、インターネットやAIだけでなく、国家の経済安全保障にも深く関係しています。

金融取引、行政通信、企業情報、クラウドデータなど、重要な情報が海底ケーブルを通過するためです。

そのため各国は、

• 海底ケーブルの敷設ルート
• 通信設備の製造企業
• 陸揚げ局の管理
• サイバーセキュリティ
• ケーブルの監視体制

などを重視しています。

AIが国防、金融、医療、交通、電力などへ組み込まれるほど、通信網の安全性は国家レベルの課題になります。

データ主権との関係

どの国を経由してデータが送られるのか、どの企業が通信設備を管理するのかは、データ主権の観点でも重要です。

今後はAIデータの保護や経済安全保障を目的として、信頼できる国や企業同士で海底ケーブルを整備する動きが強まる可能性があります。

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⑩ AIによって海底ケーブル需要が拡大する理由

生成AI、クラウド、動画配信などの普及によって、世界のデータ通信量は増加しています。

特にAIは、学習、推論、データ収集、モデル配信など、多くの場面で大容量通信を必要とします。

そのため世界中で、

• 新しい海底通信ケーブル
• 光ファイバー
• 光増幅器
• 陸揚げ局
• データセンター
• 高速ネットワーク設備

への投資が拡大しています。

巨大IT企業も、通信会社の回線を利用するだけでなく、自社のクラウドやAIサービス向けに海底ケーブルへ直接投資する動きを進めています。

自社ケーブルを持つメリット

自社または共同出資で海底ケーブルを整備すれば、

• 通信容量を確保できる
• 通信経路を最適化できる
• 外部回線への依存を減らせる
• クラウドサービスの品質を高められる
• 通信コストを管理しやすくなる

といったメリットがあります。

AIサービスの競争では、GPUの保有数だけでなく、どれだけ大容量の通信網を確保できるかも重要になります。

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⑪ 海底ケーブルとデータセンターの関係

海底ケーブルとデータセンターは、別々のインフラではなく、一体的に整備されます。

海底ケーブルから届いた国際通信は、陸揚げ局を経由して国内の通信ネットワークへ入り、各データセンターへ送られます。

海底ケーブル
↓
陸揚げ局
↓
通信交換拠点
↓
光ファイバー網
↓
データセンター
↓
AIサーバー

そのため、海底ケーブルの近くには、通信拠点、クラウド施設、データセンターなどが集まりやすくなります。

AIデータセンターに必要な条件

AIデータセンターの建設には、主に次のような条件が求められます。

• 大量の電力
• 冷却設備
• 広い土地
• 災害リスクの低さ
• 高速通信網
• 海底ケーブルへの接続性

つまり、電力と通信の両方を確保できる地域が、AIデータセンターの有力な立地となります。

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⑫ 海底ケーブルと光通信技術

AI時代の海底ケーブルでは、単に新しいケーブルを増やすだけでなく、一本あたりの通信容量を拡大する技術も重要です。

関連する主な技術には、次のようなものがあります。

• 光ファイバー
• 光トランシーバー
• 光増幅器
• 波長多重通信
• 光通信チップ
• シリコンフォトニクス
• 高速ネットワークスイッチ

波長多重通信とは？

波長多重通信とは、一本の光ファイバーに複数の異なる波長の光を流し、同時に大量のデータを送る技術です。

道路に例えると、一本の道路に複数の車線を作り、同時に多くの車を走らせるような仕組みです。

これにより、海底ケーブル一本あたりの通信容量を増やせます。

シリコンフォトニクスとの関係

シリコンフォトニクスは、半導体技術を使って光信号を処理する技術です。

データセンター内部や海底ケーブルにつながる通信設備で、高速化、低消費電力化、小型化に貢献すると期待されています。

AIの通信量が増えるほど、光通信と半導体の融合が重要になります。

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⑬ 日本企業への恩恵

AI時代の海底ケーブル需要が拡大することで、日本企業が強みを持つ通信、電線、光学、半導体分野への需要増加が期待されます。

海底ケーブル

• 海底通信ケーブル
• 光ファイバーケーブル
• 海底電力ケーブル
• ケーブル保護部材

光通信

• 光トランシーバー
• 光コネクター
• 光増幅器
• レーザー部品
• 光通信モジュール

データセンター

• AIサーバー
• 高速ネットワーク
• 光スイッチ
• クラウド基盤
• データストレージ

半導体

• ネットワーク半導体
• 光通信チップ
• シリコンフォトニクス
• 信号処理半導体
• レーザーダイオード

建設・保守

• 海底ケーブル敷設船
• 海洋調査
• ケーブル修理
• 陸揚げ局建設
• 通信設備工事

海底ケーブル市場が拡大すると、ケーブルメーカーだけでなく、光部品、通信装置、船舶、海洋工事、保守サービスなど幅広い企業へ恩恵が広がる可能性があります。

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⑭ AI市場との関係

AI市場は、GPUだけで成り立っているわけではありません。

AIサービスを世界中へ届けるには、計算、保存、冷却、電力、通信のすべてが必要です。

半導体製造装置
↓
GPU
↓
HBM
↓
先端パッケージング
↓
AIサーバー
↓
データセンター
↓
光通信
↓
海底ケーブル
↓
世界中の利用者

どれだけ高性能なGPUを開発しても、世界中へ大量のデータを運ぶ通信網がなければ、AIサービスを大規模に展開できません。

そのため海底ケーブルは、AIサプライチェーンの最終段階で世界の利用者とAIをつなぐ重要なインフラといえます。

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投資テーマとして見る海底ケーブルとAI

AI関連投資では、GPU、HBM、半導体製造装置、データセンターなどが注目されやすい傾向があります。

しかしAIを世界規模で利用するためには、データセンター同士を結ぶ光通信網と海底ケーブルが不可欠です。

今後、

• 生成AI
• 動画生成AI
• クラウドサービス
• 自動運転
• 遠隔医療
• ロボット
• RWA・デジタル金融
• 量子通信

などが普及するほど、国際的なデータ通信量は増加すると考えられます。

それに伴い、海底ケーブル、光ファイバー、光通信部品、ネットワーク半導体、陸揚げ局、通信データセンターなどへの投資も拡大する可能性があります。

まとめ

海底ケーブルは、世界中のデータセンター、クラウド、企業、利用者を高速・大容量・低遅延で結ぶ通信インフラです。

AIはモデルの学習、推論、データ収集、サービス配信など、あらゆる段階で大量の通信を必要とします。

そのデータの多くを国境を越えて運んでいるのが、海底光ファイバーケーブルです。

AIの性能がどれだけ向上しても、通信網が不足すれば、その能力を世界中へ届けることはできません。

つまり海底ケーブルは、単なる通信設備ではなく、AI、クラウド、データセンターを世界規模で結び付ける「情報の高速道路」です。

今後、生成AIやクラウドの利用が拡大するほど、海底ケーブルと光通信技術の重要性はさらに高まり、GPUやデータセンターと並ぶ長期的なAIインフラ投資テーマとして注目されるでしょう。