В рамках проекта Suncatcher корпорация намерена протестировать свои тензорные процессоры на орбите, изучая возможность создания высокопроизводительных вычислительных систем вне Земли.
Ирина Петрова
Спутник на орбите Земли. Иллюстративное фото.Источник: Getty
Google впервые планирует отправить на орбиту свои тензорные процессоры (TPU), чтобы определить, способны ли эти мощные вычислительные устройства функционировать за пределами нашей планеты. Подобный шаг может открыть путь к расширению вычислительных ресурсов для искусственного интеллекта в космической среде.
Как сообщает InterestingEngineering, спутниковый прототип будет выведен на орбиту в ходе миссии Transporter-18, реализуемой совместно SpaceX и Planet. Данная экспедиция позволит оценить, как чипы Google переносят вибрации при старте, воздействие радиации и резкие перепады температур на низкой околоземной орбите.
Разработка велась в сотрудничестве со спутниковой компанией Planet
Этот запуск станет первым испытанием орбитального оборудования в контексте программы Suncatcher — исследовательской инициативы Google, которая изучает перспективы размещения крупномасштабной инфраструктуры для машинного обучения на спутниковых группировках, находящихся на низкой околоземной орбите.
Как сообщают в Google, аппараты на такой орбите обладают почти непрерывным доступом к солнечному излучению и способны вырабатывать до восьми раз больше солнечной энергии по сравнению с наземными установками. Тем не менее, основная задача проекта гораздо прагматичнее: необходимо выяснить, сможет ли оборудование, созданное для наземных центров обработки информации, пережить запуск и продолжать стабильно работать в экстремальных космических условиях.
Первые результаты миссии Transporter-18, ожидаемые в ближайшие месяцы после вывода аппарата на орбиту, станут ключевой точкой данных для всей программы Suncatcher. Инженеры Google намерены не просто зафиксировать факт работоспособности чипов, но и собрать детальную телеметрию о том, как меняется производительность Trillium в условиях реальной радиационной обстановки.
Особый интерес представляет поведение процессоров при прохождении через Южно-Атлантическую магнитную аномалию — область, где радиационный фон на низкой околоземной орбите наиболее высок. Если чипы смогут сохранять стабильность вычислений даже в этих зонах, это станет сильным аргументом в пользу жизнеспособности космических вычислительных кластеров.
На орбите чипы подвергаются серьезным нагрузкам
Во время выведения на низкую околоземную орбиту космический аппарат сталкивается с интенсивными вибрациями и постоянным ускорением, которое в десять раз превышает земное ускорение свободного падения.
Отдельные узлы, включая чипы TPU, могут испытывать перегрузки в диапазоне от 50 до 100 g. Google проводил вибрационные тесты спутникового оборудования по трем осям, чтобы воспроизвести частоты, характерные для ракетного старта. По утверждению представителей компании, аппаратура успешно прошла данные испытания.
Следующая сложность связана с радиационным фоном. Космические лучи и солнечная активность способны нарушать работу электроники, вызывая такие сбои, как инверсия битов. Google тестировала свои тензорные процессоры Trillium, облучая их протонным пучком в ядерной лаборатории Крокер при Калифорнийском университете в Дэвисе, при этом процессоры выполняли задачи машинного обучения. Предварительные итоги показывают, что чипы способны выдержать суммарную дозу ионизирующего излучения, превышающую ту, что они получили бы за пять лет нахождения в космосе.
Охлаждение также представляет значительную проблему. Тензорные процессоры выделяют большое количество тепла на ограниченной площади, а космический вакуум не позволяет использовать воздушное охлаждение, привычное для земных условий. Google испытывает различные комбинации тепловых трубок и радиаторов для отвода избыточного тепла от чипов. Система охлаждения уже была проверена в термовакуумной камере, которая имитирует условия космической среды. Предстоящая миссия позволит впервые проверить функционирование этой системы в реальных орбитальных условиях.
Лазерная связь обеспечит взаимодействие будущих кластеров
Проект Suncatcher предусматривает создание спутников, оснащенных десятками тензорных процессоров, которые будут функционировать в тесно связанных кластерах. Для координации вычислений между такими аппаратами потребуется сверхбыстрая передача данных. Google намерена использовать лазерные каналы связи для этих целей.
В отличие от существующих оптических спутниковых систем, которые в основном служат для дальней передачи информации, предлагаемая технология должна обеспечивать крайне высокую пропускную способность между аппаратами, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга. Для стабильной работы таких каналов необходимо точно знать взаимное расположение каждого спутника. Представители Google сравнивают эту задачу с попаданием в монету с расстояния в несколько километров, при том что обе точки постоянно перемещаются.
Данный аспект будет проверен на орбите в 2027 году, когда компания планирует запустить два спутника для оценки системы межспутниковой связи. На данном этапе миссия Transporter-18 сосредоточится на базовых вопросах: изучении поведения TPU при выведении на орбиту, а также их работы в условиях радиации, вакуума и повышенных температур. Полученная информация поможет Google усовершенствовать аппаратуру перед переходом к более сложным спутниковым вычислительным платформам.
Что включает орбитальный текст
Параллельно с мониторингом радиационной стойкости в результате эксперимента Google будет оцениваться эффективность системы охлаждения в вакууме. Наземные термовакуумные испытания дали лишь приблизительную картину, поскольку в реальных условиях на теплоотвод влияют также тепловое излучение от солнечных панелей и корпуса спутника, а также отсутствие конвекции в условиях полного вакуума.
Данные о температурных профилях каждого TPU позволят уточнить тепловые модели, которые лягут в основу проектирования более крупных спутниковых платформ. Это критически важно, поскольку в будущих кластерах десятки чипов будут работать одновременно, и их суммарное тепловыделение потребует принципиально иных решений, чем одиночный модуль.
Успех этого первого орбитального теста также определит темпы развертывания дальнейших этапов Suncatcher. Если аппаратура подтвердит свою надежность, Google перейдет к созданию более сложных прототипов, включающих не только сами TPU, но и интегрированные лазерные терминалы для межспутниковой связи.
В 2027 году запланирован запуск двух аппаратов для отработки этой технологии, что станет следующим рубежом программы. В случае неудачи или выявления необратимых деградаций чипов компания будет вынуждена пересмотреть подход, возможно, перейдя к радиационно-усиленным версиям процессоров или к более простым вычислительным задачам, не требующим длительной непрерывной работы.
Важно отметить, что проект Suncatcher не ограничивается только техническими испытаниями. Для Google это также способ оценить экономическую целесообразность орбитальных вычислений. Преимущество в восемь раз большего количества солнечной энергии по сравнению с наземными установками может существенно снизить эксплуатационные расходы, особенно с учетом растущих цен на электроэнергию и ограничений на строительство наземных дата-центров в густонаселенных регионах.
Однако затраты на запуск, обслуживание и вывод из эксплуатации спутниковой группировки остаются значительным барьером. Результаты Transporter-18 помогут уточнить эти расчеты, сравнив фактическую производительность и энергопотребление чипов на орбите с теоретическими моделями.
Долгосрочная перспектива миссии
В долгосрочной перспективе успех миссии может открыть новую нишу в космической индустрии — орбитальные вычислительные мощности, доступные для задач, которые не требуют мгновенного отклика, но требуют больших объемов вычислений.
Это могут быть обучение моделей на больших массивах спутниковых изображений, обработка данных с метеорологических зондов или даже генерация синтетических данных для наземных систем ИИ.
В случае подтверждения работоспособности TPU, Google может стать пионером в создании инфраструктуры, которая в будущем будет использоваться не только частными компаниями, но и государственными исследовательскими институтами.
Таким образом, запуск на орбиту в рамках Transporter-18 — это не просто разовый эксперимент, а первый шаг к возможному переосмыслению того, где именно должны располагаться вычислительные центры для искусственного интеллекта.
