Google присоединилась к гонке за орбитальные дата-центры для ИИ

Google представила проект Suncatcher — концепцию орбитальной инфраструктуры для искусственного интеллекта, где вычисления выполняются на спутниках, питающихся энергией Солнца. Инженеры компании описали, как можно создать сеть спутников с тензорными процессорами (TPU) и оптическими каналами связи, способную заменить наземные дата-центры.

Основная идея Suncatcher состоит в том, чтобы перенести вычислительные мощности в космос, где солнечные панели на подходящей орбите получают до 8 раз больше энергии, чем на Земле, и освещаются почти непрерывно. Такая схема позволит масштабировать вычисления без расхода наземных ресурсов и снизить зависимость от электросетей.

Спутники предлагается разместить на солнечно-синхронной орбите высотой около 650 км, где они будут получать максимум света в течение суток. Каждая платформа несёт TPU-чипы и связана с соседними аппаратами лазерными линиями связи — так называемыми free-space optical links (FSO). Чтобы обеспечить пропускную способность, сравнимую с дата-центрами, расстояния между спутниками должны составлять сотни метров, а не километры. Расчёты показали, что при таком сближении возможно передавать десятки терабит в секунду, что подтверждено лабораторным экспериментом, достигшим 1,6 Тбит/с при коротком оптическом соединении.

Чтобы управлять таким «роем», инженеры применили аналитические и численные модели, основанные на уравнениях Хилла–Клохесси–Уилтшира. Они показали, что 81-спутниковая группа радиусом 1 км, где соседние аппараты сближаются на 100 – 200 м, может сохранять устойчивость орбиты при умеренных коррекциях.

Отдельное внимание уделено выживаемости аппаратуры. TPU-чип Trillium v6e был испытан в 67-МэВ протонном пучке и выдержал суммарную дозу до 15 крад(Si) (общая доза радиации) без отказов, что в 3 раза превышает ожидаемую пятилетнюю дозу 750 рад(Si) на орбите при экранировании. Это показывает, что современные TPU могут работать в космосе без серьёзной деградации.

Авторы также проанализировали экономику. Если к середине 2030-х стоимость вывода груза на низкую орбиту снизится до $200 за килограмм, то запуск «орбитального дата-центра» станет сравним по цене с энергозатратами земных центров обработки данных — примерно $570 – $3000 на киловатт-год. Анализ тенденций SpaceX показывает, что такая цена достижима при сохранении нынешних темпов снижения стоимости запусков.

Первый эксперимент Suncatcher запланирован на 2027 год совместно с компанией Planet: два тестовых спутника проверят работу TPU в орбитальных условиях и проведут распределённые вычисления через оптические каналы.

Авторы подчёркивают, что « переход к солнечным дата-центрам в космосе может стать следующей ступенью развития вычислительной инфраструктуры ИИ, аналогичной переходу от отдельных серверов к облачным системам»  . При успешной реализации проект позволит масштабировать обучение нейросетей без ограничения земной энергосети и открыть новую индустрию космических вычислений.

 Источник: research.google, services.google.com