Интернет гигантът Google се присъединява към надпреварата за орбитални центрове за данни с изкуствен интелект. Проект Suncatcher предвижда изграждане на орбитална инфраструктура, в която изчисленията се извършват на сателити, захранвани от слънчева енергия.
Инженерната концепция, представена от компанията, описва начин за създаване на мрежа от сателити с тензорни процесорни единици (TPU) и оптични комуникационни връзки, способни да заменят наземните центрове за данни.
Изчислителна мощност в космоса
Основната идея зад Suncatcher е да прехвърли изчислителна мощност в космоса, където слънчевите панели в подходящи орбити получават до осем пъти повече енергия, отколкото на Земята, и са осветени почти непрекъснато. Тази схема ще позволи мащабируеми изчисления без изчерпване на наземните ресурси и ще намали зависимостта от електрическите мрежи, отбелязват авторите на проекта.
Сателитите ще бъдат разположени в слънчево-синхронна орбита на височина приблизително 650 км, където ще получават максимална слънчева светлина през целия ден. Всяка платформа ще носи TPU чипове и ще бъде свързана със съседните сателити чрез лазерни връзки – така наречените оптични връзки в свободното пространство (FSO).
За да се осигури пропускателна способност, сравнима с тази в наземните центрове за данни, разстоянията между спътниците трябва да бъдат стотици метри, а не километри. Изчисленията показват, че при такава близост могат да се предават десетки терабита в секунда – резултат, потвърден от лабораторен експеримент, който е постигнал 1,6 Tbps по къса оптична връзка.
За да управляват този „рояк”, инженерите на Google са използвали аналитични и числени модели, базирани на уравненията на Хил-Клохеси-Уилтшир. Съзвездие от 81 спътника с радиус 1 км, в което съседните спътници са на разстояние 100-200 метра един от друг, може да поддържа орбитална стабилност с умерени корекции, показват тестовете.
Специално внимание е обърнато на оцеляемостта на оборудването. Чипът Trillium v6e TPU е тестван в протонен лъч с енергия 67 MeV и е издържал обща радиационна доза до 15 krad(Si) без повреда, което е три пъти по-високо от очакваната петгодишна доза от 750 rad(Si) в орбита със екраниране. Това показва, че съвременните TPU могат да работят в космоса без значително влошаване на качеството.
Икономически аспекти
Авторите на проекта анализират и икономическите аспекти. Ако разходите за изстрелване на полезни товари в ниска орбита паднат до 200 долара на килограм до средата на 30-те години, тогава изстрелването на „орбитален център за данни” ще стане сравнимо по цена с консумацията на енергия на наземните центрове за данни – приблизително 570-3000 долара на киловатгодина.
Същевременно, анализ на тенденциите в изстрелванията на SpaceX показва, че тази прогнозна цена е постижима, ако настоящият темп на намаляване на разходите за изстрелване продължи.
Първият експеримент Suncatcher е планиран за 2027 г. в сътрудничество с Planet: два спътника ще тестват работата на TPU в орбитални условия и ще провеждат разпределени изчисления чрез оптични връзки.
„Преходът към слънчеви центрове за данни в космоса може да бъде следващата стъпка в развитието на инфраструктурата за изчисления с изкуствен интелект, аналогична на прехода от отделни сървъри към облачни системи”, казват от Google.
Ако бъде успешно реализиран, проектът ще позволи мащабируемо обучение на модели с изкуствен интелект без ограниченията на земната енергийна мрежа и ще отвори пътя за нова индустрия на космически изчисления.
