Suncatcher: първите TPU чипове на Google в орбита

На 1 октомври ракета Falcon 9 на SpaceX ще изведе от базата Ванденбърг в Калифорния сателит с име MVP — първият хардуер на Google по проекта Suncatcher. Апаратът е с размерите на домашен хладилник, носи четири ускорителя Trillium TPU и е построен съвместно с Planet. Задачата му не е да върши полезна работа, а да отговори на един въпрос: издържат ли чиповете за AI дата центрове в орбита.

Какво точно лети

MVP (от „minimum viable product“) се качва като допълнителен товар на мисията Transporter-18 — редовния rideshare полет на SpaceX, при който десетки малки сателити споделят една ракета. Според The Register на борда има леко модифицирани Trillium ускорители, тоест същият силиций, който Google върти в наземните си дата центрове, а не специално създаден за космоса чип.

Изчислителната мощност е скромна — приблизително колкото един сървър от машинна зала. Google VP Джеймс Манийка описва целта като „достатъчно изчисления, за да обслужват базови AI заявки от орбита“. На практика TPU-тата ще пускат къси задачи с Gemini на серии от около 15 минути, след което трябва да спрат, за да не прегреят.

Защо изобщо в космоса

Логиката на Suncatcher е в енергията. В т.нар. dawn-dusk слънчево-синхронна ниска орбита на около 650 км сателитът почти никога не влиза в сянка, а изследването на Google Research изчислява, че там един соларен панел може да е до 8 пъти по-продуктивен, отколкото на Земята. Няма нощ, няма облаци, няма нужда от големи батерии.

Дългосрочната визия е клъстер от 81 сателита, летящи в строй с радиус около километър, като най-близките съседи се разминават на 100–200 метра. Между тях трябва да минават оптични връзки от порядъка на десетки терабита в секунда — на стенд Google вече е постигнала 800 Gbps в посока (1,6 Tbps общо) с една двойка приемо-предаватели чрез DWDM и пространствено мултиплексиране.

Трите неща, които могат да се счупят

Изстрелването. При старта конструкцията понася около 10 g продължително ускорение, а отделни компоненти — между 50 и 100 g. Хардуерът е бил тресен по три оси на вибростенд и е преминал теста.

Радиацията. Trillium v6e е подлаган на 67 MeV протонен сноп в Crocker Nuclear Laboratory на Калифорнийския университет в Дейвис. HBM паметта е започнала да прави странности след натрупана доза 2 krad(Si), но твърди откази няма чак до 15 krad(Si) — при положение че очакваната доза за петгодишна мисия е около 750 rad(Si). С други думи, чиповете са по-издръжливи, отколкото мнозина очакваха.

Топлината. Във вакуум няма въздух, който да отнася топлината, така че остават топлинни тръби и радиатори. Оценките на Google са за около 1,3 квадратни метра радиаторна площ на един TPU — числото, което най-ясно показва защо орбиталният дата център е труден. Оттам идва и лимитът от 15 минути работа.

Колко далеч е реалният дата център

Далеч. По сметки, цитирани от The Decoder, за да се изравни с един наземен дата център от 1 GW, ще трябва констелация от около 10 000 сателита. Икономиката опира до цената на извеждане: днес тя е около 7000 долара за килограм, а Google смята, че под 200 долара за килограм към средата на 30-те години орбиталните изчисления стават сравними по цена с наземните.

Скептиците не пестят думи — анализаторът на Gartner Бил Рей нарича орбиталните дата центрове „връх на лудостта“ и смята, че до практическа приложимост има десетилетия. Джеф Безос е по-мек: според него ще минат до 20 години, преди космосът да бие Земята по цена.

Google не е сама в надпреварата. Преди дни Китай изведе сателита Supercomputing-1, който обработва снимките си директно в орбита, а SpaceX също говори за първи орбитални изчислителни системи до края на 2027 г.

Какво следва

Ако MVP оцелее, следващата стъпка е през 2027 г.: два прототипни сателита, които ще пробват лазерна връзка помежду си в орбита. Google сравнява задачата с това да уцелиш мишена с размер на монета от няколко километра, докато и двете точки се движат.

Заключение

Suncatcher не е дата център в космоса — това е един хладилник с четири чипа, който работи по четвърт час. Но именно такива мисии показват къде е границата: не в силиция, който издържа радиацията изненадващо добре, а в отвеждането на топлината и в цената на килограм до орбита. Стартът е на 1 октомври; първите телеметрични данни ще са по-интересни от всяка презентация.