Google wysyła komputery w kosmos. Chce tam budować centra danych

Google wysyła komputer na orbitę

Alphabet, czyli właściciel Google, rozpoczyna kosmiczny eksperyment o nazwie Suncatcher. W przyszłym tygodniu firma chce wysłać na orbitę prototypowego satelitę wyposażonego w układy TPU, czyli specjalizowane procesory Google stworzone przede wszystkim do obliczeń związanych ze sztuczną inteligencją.

Satelita poleci w ramach misji SpaceX Transporter-18, realizowanej we współpracy z firmą Planet.

Na razie nie będzie to jednak kosmiczna serwerownia rodem z filmu science fiction. Google chce przede wszystkim sprawdzić, czy jego sprzęt poradzi sobie w ekstremalnych warunkach.

Promieniowanie może „zepsuć” komputer

Na orbicie na elektronikę czekają problemy, których nie ma w zwykłym centrum danych. Jednym z największych jest promieniowanie.

Wysokoenergetyczne cząstki mogą powodować tzw. bit flip, czyli zmianę wartości pojedynczego bitu. W praktyce może to oznaczać błąd obliczeń.

– Promieniowanie nie jest przy tym problemem czysto teoretycznym. Cząstki wysokoenergetyczne mogą powodować tzw. bit flip, czyli zmianę wartości pojedynczego bitu z zera na jeden albo odwrotnie – tłumaczy Marcin Stypuła, ekspert ds. Google i założyciel agencji marketingu internetowego Semcore.

Na Ziemi uszkodzony element można wymienić. Na orbicie sprawa wygląda zupełnie inaczej.

Dlatego Google wcześniej testował odporność swoich układów na promieniowanie. Próby z wykorzystaniem wiązki protonów przeprowadzono w laboratorium Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. Układy Trillium TPU wytrzymały dawkę większą niż ta, której firma spodziewa się podczas pięcioletniej misji.

Teraz przyjdzie czas na prawdziwy test.

Jak schłodzić komputer w kosmosie?

Kolejny problem to temperatura. Procesory AI zużywają dużo energii, a część tej energii zamienia się w ciepło.

Na Ziemi nie jest to wielki problem. Mamy wentylatory, obieg powietrza, wodę i potężne instalacje chłodzące. W kosmosie nie ma jednak powietrza, które można po prostu przepchnąć przez radiator.

Ciepło trzeba najpierw odprowadzić przez odpowiednie elementy, a następnie wypromieniować w przestrzeń.

Google testuje w tym celu rozwiązania wykorzystujące rurki cieplne i radiatory. Pierwszy satelita ma pokazać, czy taki system sprawdzi się podczas rzeczywistej pracy.

Po co Google chce komputerów nad Ziemią?

Pomysł nie wziął się znikąd. Sztuczna inteligencja potrzebuje coraz większej mocy obliczeniowej. A im więcej komputerów pracuje, tym więcej potrzeba energii.

Rozbudowa centrów danych oznacza również konieczność budowy nowych przyłączy energetycznych, chłodzenia i całej infrastruktury.

I właśnie tutaj Google widzi potencjalną przewagę kosmosu.

Satelity mogą korzystać ze światła słonecznego niemal nieprzerwanie. Według Google na niskiej orbicie okołoziemskiej można potencjalnie uzyskać nawet osiem razy więcej energii słonecznej niż na powierzchni Ziemi.

To właśnie energia słoneczna jest jednym z najważniejszych argumentów stojących za projektem Suncatcher.

Dwa satelity połączą się laserem

Google nie zamierza jednak poprzestać na jednym urządzeniu.

W 2027 roku firma chce przeprowadzić kolejny test. Tym razem na orbicie mają znaleźć się dwa satelity połączone szybkimi łączami laserowymi.

Docelowo wizja jest znacznie większa. Satelity mogłyby tworzyć całe klastry obliczeniowe, a każdy z nich miałby być wyposażony w dziesiątki układów TPU.

Komputery znajdujące się setki kilometrów nad Ziemią mogłyby więc współpracować ze sobą jak elementy jednego systemu.

Kosmiczny komputer może analizować dane z satelitów

Jednym z najbardziej praktycznych zastosowań takiej technologii może być analiza danych już znajdujących się w kosmosie.

Satelity obserwacyjne robią ogromne ilości zdjęć i zbierają potężne ilości danych. Ich przesyłanie na Ziemię zajmuje czas i wymaga odpowiedniej przepustowości.

Co by było, gdyby satelita od razu przeanalizował zdjęcie?

– Taki model określa się mianem edge computing. Zamiast przesyłać surowe dane do odległego centrum danych, część obliczeń wykonuje się możliwie blisko źródła informacji – wyjaśnia Stypuła.

Przykład? Satelita fotografuje las. Algorytm wykrywa pożar. Na Ziemię nie musi trafiać całe gigabajty zdjęć. Wystarczy informacja, że wykryto zagrożenie.

Kosmiczne serwery mają jednak poważną wadę

Zanim jednak kosmiczne centra danych staną się rzeczywistością, Google musi rozwiązać jeszcze kilka problemów.

Jednym z nich jest starzenie się sprzętu. Na Ziemi serwerownię można modernizować. Uszkodzony komputer można wymienić, a nowe procesory dołożyć do istniejącej infrastruktury.

Satelita może być natomiast zaprojektowany na pięć czy siedem lat. W tym czasie technologia AI może zmienić się diametralnie.

Jest jeszcze kwestia bezpieczeństwa. Orbita okołoziemska robi się coraz bardziej zatłoczona. Przybywa aktywnych satelitów i innych obiektów, które trzeba śledzić.

Kosmiczna serwerownia musiałaby więc nie tylko działać, ale również unikać kolizji i po zakończeniu pracy zostać bezpiecznie wycofana z orbity.

Kosmos jest dziś znacznie droższy

Na razie największym problemem mogą być jednak pieniądze.

Analizy Boston Consulting Group wskazują, że całkowity koszt posiadania orbitalnej infrastruktury obliczeniowej może być obecnie około 2,5–3 razy wyższy niż porównywalnej infrastruktury naziemnej.

Dla jednego megawata mocy obliczeniowej oznacza to około 660–750 mln dolarów. W przypadku podobnej infrastruktury na Ziemi mowa o około 230–300 mln dolarów.

Kosmiczne centra danych mogą więc zacząć mieć ekonomiczny sens dopiero wtedy, gdy spadną koszty wynoszenia sprzętu na orbitę, satelity będą produkowane seryjnie, a ich niezawodność wzrośnie.

To może być nowy biznes

Google nie jest jedyną firmą, która patrzy w stronę kosmicznych komputerów.

Na orbicie testowano już m.in. układy Nvidia H100. Swoje rozwiązania rozwijają również firmy zajmujące się infrastrukturą kosmiczną i obliczeniową.

Według przywołanego w materiale raportu Space-Based Data Center Market wartość rynku kosmicznych centrów danych może przekroczyć 8,4 mld dolarów w 2035 roku.

To wciąż niewiele w porównaniu z całym światowym rynkiem centrów danych. Ale wystarczająco dużo, aby coraz więcej firm zaczęło traktować orbitę nie tylko jako miejsce dla satelitów i teleskopów.

Google na razie sprawdza, czy jego procesory w ogóle poradzą sobie w kosmosie. Jeśli odpowiedź będzie twierdząca, kolejnym krokiem mogą być dwa połączone laserem satelity, a później całe roje kosmicznych komputerów.

Centrum danych przyszłości może więc nie stać na ziemi. Może krążyć nad naszymi głowami.