Tikriausiai visada buvo klausimas „kada“, o ne „ar“, kol „Google“ prisijungs prie kompanijų sąrašo, susidomėjusių orbitinių duomenų centrų galimybėmis.
Antradienį „Google“ paskelbė apie naują iniciatyvą, pavadintą „Project Suncatcher“, kurios tikslas – įvertinti dirbtinio intelekto perkėlimo į kosmosą galimybes. Idėja – išsiųsti palydovų spiečius į žemąją Žemės orbitą, kiekviename iš jų įrengiant „Google“ AI spartintuvus, skirtus mokymui, turinio generavimui, sintetinei kalbai ir vaizdams bei prognoziniam modeliavimui. Šiuos lustus „Google“ vadina „Tensor Processing Units“ arba TPU.
„Project Suncatcher yra drąsus projektas, tyrinėjantis naują ribą – aprūpinti saulės energija maitinamas palydovų grupes TPU lustais ir laisvosios erdvės optinėmis jungtimis, kad vieną dieną būtų galima plėsti mašininio mokymosi skaičiavimo galimybes kosmose“, – rašė „Google“ tinklaraštyje.
„Kaip ir kiekvienas ambicingas projektas, jis pareikalaus išspręsti daugybę sudėtingų inžinerinių iššūkių“, – socialiniame tinkle X rašė „Google“ generalinis direktorius Sundaras Pichai. Jis pažymėjo, kad ankstyvieji bandymai rodo, jog „Google“ TPU gali atlaikyti intensyvią spinduliuotę kosmose. „Tačiau vis dar išlieka didelių iššūkių – šilumos valdymas ir sistemos patikimumas orbitoje.“
Kodėl ir kaip
„Ars Technica“ pranešė apie „Google“ paskelbimą, o „Google“ kartu paskelbė mokslinį straipsnį, kuriame paaiškino tokio projekto motyvaciją. Vienas iš autorių, Travisas Bealsas, kalbėjosi su „Ars“ ir paaiškino, kodėl tai gali veikti.
„Matome milžinišką žmonių paklausą AI technologijoms“, – sakė Bealsas, „Google“ padalinio „Paradigms of Intelligence“ vyresnysis direktorius. „Norėjome rasti sprendimą, kuris veiktų nepriklausomai nuo to, kaip smarkiai augtų paklausa.“
Didėjanti paklausa reiškia vis didesnius duomenų centrus, kurie naudoja milžiniškus elektros kiekius. Pasak „MIT Technology Review“, vien AI iki 2028 metų gali sunaudoti tiek elektros, kiek 22 procentai visų JAV namų ūkių per metus. Aušinimas taip pat tampa problema, reikalaujančia didelių vandens išteklių, kas kelia aplinkos tvarumo klausimus.
„Google“ žvelgia į dangų, siekdama išvengti šių ribojimų. Palydovas kosmose gali pasinaudoti begaliniu atsinaujinančios energijos šaltiniu ir visa Visata gali sugerti išsiskiriančią šilumą.
„Pagalvokite apie duomenų centrą Žemėje – jis įsiurbia energiją ir išskiria šilumą“, – sakė Bealsas. „Palydovas darys tą patį. Jis turės saulės baterijas, kurios tieks energiją TPU, o perteklinė šiluma bus išspinduliuojama į kosmosą.“
„Google“ planuoja iškelti palydovus į ypatingą orbitą, kuri eina dienos ir nakties riba, kur visada šviečia Saulė. Tokia sinchroninė poliarinė orbita leistų saulės baterijoms nuolat gauti šviesą.
„Ten šviesiau nei vidurdienį Žemėje, nes šviesa nėra filtruojama atmosferos“, – teigė Bealsas.
Tai reiškia, kad saulės panelė kosmose gali generuoti iki aštuonių kartų daugiau energijos nei tokio paties dydžio panelė Žemėje, ir nereikia daug baterijų nakties laikui. Tai primena kosminės saulės energijos koncepciją, kurią pirmasis aprašė Isaacas Asimovas 1941 m. novelėje „Reason“. Tik šį kartą elektra nebūtų siunčiama į Žemę – duomenų centrai naudotų ją tiesiog kosmose.
„Kaip ir daug kas, idėjos gimė iš mokslinės fantastikos, bet viena didžiausių problemų visada buvo – kaip perduoti energiją atgal į Žemę?“ – sakė Bealsas. „Užuot tai sprendę, mes bandome iškelti pačius skaičiavimo lustus į kosmosą, kur jie būtų tiesiogiai maitinami saulės energija.“
„Google“ istorija su ambicingais projektais yra mišri. Vienas iš sėkmingiausių pavyzdžių – savavaldžių automobilių kūrėjas „Waymo“, kuris tapo atskira įmone 2016 m. Tuo tarpu projektas „Loon“, skirtas perduoti interneto signalus iš oro balionų, buvo nutrauktas.
Praėjusią savaitę „Ars“ paskelbė du straipsnius apie kosminių duomenų centrų idėją. Viena iš šio sektoriaus naujų kompanijų, „Starcloud“, bendradarbiauja su „Nvidia“ kurdama 5 gigavatų orbitinį duomenų centrą su milžiniškomis saulės ir aušinimo plokštėmis, maždaug 4 kilometrų pločio ir ilgio. Į šią naujieną reagavo Elonas Muskas, teigdamas, kad „SpaceX“ siekia to paties tikslo, nors detalių nepateikė. Verta paminėti, kad „Google“ turi apie 7 procentų „SpaceX“ akcijų.
Skaičiaus galia
„Google“ siūloma architektūra skiriasi nuo „Starcloud“ ir „Nvidia“. Vietoj kelių didžiulių skaičiavimo mazgų, „Google“ nori iškelti visą mažų palydovų flotilę, sujungtą lazerinėmis duomenų jungtimis. Tokia palydovų spiečiaus sistema veiktų kaip vienas duomenų centras, agreguojantis skaičiavimo galią šviesos greičiu.
Jei tai skamba neįtikimai, verta prisiminti, ką įmonės jau daro kosmose. „SpaceX“ reguliariai paleidžia daugiau nei 100 „Starlink“ palydovų per savaitę – visi jie naudoja lazerines jungtis. Panašiai veikia ir „Amazon“ „Kuiper“ tinklas, o lazerinė komunikacija bus pagrindas ir JAV Kosmoso pajėgų duomenų relės sistemai.
Tuo tarpu „Nvidia“ ir „Starcloud“ planuojama automatizuota milžiniško struktūros statyba orbitoje taip pat pritraukė investuotojų dėmesį. „Starcloud“ neseniai pasirašė bendradarbiavimo sutartį su įmone „Rendezvous Robotics“, kad išbandytų modulinės robotinės surinkimo technologijos taikymą.
„Google“ tyrime aprašyta 81 palydovo konstelacija, skrendanti maždaug 650 kilometrų aukštyje, tačiau Bealsas teigia, kad skaičius galėtų būti koreguojamas pagal rinkos poreikius. Tokia architektūra galėtų sukurti teravatų klasės orbitinius duomenų centrus.
„Galima būtų turėti daugybę spiečių“, – sakė Bealsas.
Palydovai bendraus tarpusavyje optinėmis jungtimis, užtikrinančiomis itin spartų ir mažo vėlinimo duomenų perdavimą. Jie skristų glaudžiai vienas šalia kito – kelių šimtų metrų atstumu, o visas spiečius būtų apie 2 kilometrų pločio. „Google“ teigia, kad jų modeliavimas rodo, jog tokios formacijos gali būti stabilios ir ekonomiškos.
„Kai reikia itin tikslaus koordinavimo tarp TPU, ypač mokymo atvejais, būtinos žemos vėlinimo ir didelio pralaidumo jungtys“, – sakė Bealsas. „Tam palydovai turi būti arti vienas kito.“
Kai kurios užduotys gali būti atliekamos viename mažame palydove, o didesni darbai – keliuose susietuose.
„Mažesnius darbus galima būtų atlikti viename palydove. Bet didesnėms užduotims reikės kelių, sujungtų į klasterį“, – aiškino Bealsas.
„Google“ dirba prie „Project Suncatcher“ jau daugiau nei metus. Žemės bandymuose jų TPU buvo išbandyti protonų srautu, imituojančiu penkerių metų spinduliuotės poveikį kosmose.
Dabar laikas išbandyti juos realiomis sąlygomis. „Google“ bendradarbiauja su Žemės stebėjimo įmone „Planet“, kad 2027 m. pradžioje paleistų du mažus bandomuosius palydovus. „Planet“ gamins, testuos ir paleis juos į orbitą.
„Turime TPU ir visą skaičiavimo įrangą… ir perduodame ją „Planet“ komandai“, – sakė Bealsas. „Jie mums padeda pasiruošti eksploatacijai kosmose.“
Jis neatskleidė misijos kainos, tačiau patvirtino, kad „Google“ moka „Planet“ už paslaugas. Bandomosios misijos tikslas – įsitikinti, ar kosminis skaičiavimas tikrai veikia taip, kaip numatyta.
Inžinieriai išbandys lazerinę jungtį tarp palydovų ir įvertins, ar „Google“ AI lustai atlaiko kosmoso sąlygas.
„Mūsų vizija – kurti daugybę palydovų ir sujungti juos itin greitomis jungtimis“, – teigė Bealsas. „Todėl norime paleisti du, kad galėtume išbandyti ryšį tarp jų.“
Duomenų perdavimas į Žemę bus dar vienas iššūkis. Optinės jungtys galėtų užtikrinti milžinišką duomenų srautą tarp orbitos ir antžeminių stočių.
Ekonominiu požiūriu ilgą laiką tokie planai buvo per brangūs. Tačiau „SpaceX“ patirtis su „Starlink“ tinklu, turinčiu daugiau nei 8 000 aktyvių palydovų, įrodo, kad laikai keičiasi.
„Google“ tiki, kad ekonominė lygtis vėl keisis, kai pradės veikti „SpaceX Starship“ raketa. Skaičiavimai rodo, jog iki 2035 m. paleidimo kaina gali nukristi iki mažiau nei 200 JAV dolerių už kilogramą, jei „Starship“ skraidys apie 180 kartų per metus.
Paleidimo kainas dar labiau galėtų mažinti konkurencija, jei prie lenktynių prisijungtų „SpaceX“, „Nvidia“ ir kiti.
„Kuo daugiau žmonių daro įdomius dalykus kosmose, tuo daugiau investicijų pritraukiama į paleidimus, o tai ilgainiui mažina kainas“, – sakė Bealsas. „Tai puiku – visa kosmoso tiekimo grandinė nuo to tik laimi.“