Google đã tiết lộ một nghiên cứu mới vào thứ Ba mang tên Dự án Suncatcher. Mục tiêu đầy tham vọng là xây dựng các trung tâm dữ liệu AI khổng lồ trong không gian.
Dự án này nhằm giải quyết nhu cầu năng lượng to lớn của trí tuệ nhân tạo bằng cách triển khai mạng lưới vệ tinh rộng lớn.
Mỗi vệ tinh sẽ mang chip Bộ xử lý Tensor (TPU) tùy chỉnh của Google và chạy bằng năng lượng mặt trời gần như liên tục. Công ty tin rằng cách tiếp cận này sẽ tiết kiệm chi phí khi giá phóng tên lửa giảm. Để thử nghiệm ý tưởng này, Google đang hợp tác với công ty vệ tinh Planet để phóng hai nguyên mẫu lên quỹ đạo vào đầu năm 2027.
Để cung cấp năng lượng cho thế hệ AI tiếp theo, Google đang hướng tới mục tiêu vượt ra ngoài lưới điện trên mặt đất và hướng tới mặt trời.
thông báo chính thức của công ty coi Dự án Suncatcher là một phản ứng trước nhu cầu năng lượng khổng lồ và vẫn đang ngày càng tăng của công nghệ học máy hiện đại. Khi các mô hình AI trở nên phức tạp hơn, dấu chân tính toán và năng lượng của chúng cũng tăng lên nhanh chóng.
Sự tăng trưởng theo cấp số nhân về nhu cầu này không chỉ là chi phí tài chính; nó gây ra những lo ngại đáng kể về môi trường và gây căng thẳng cho lưới điện trên mặt đất, thúc đẩy các gã khổng lồ công nghệ tìm kiếm các giải pháp hoàn toàn mới.
Giải pháp do Google đề xuất là di chuyển cơ sở hạ tầng đến nơi có nguồn năng lượng dồi dào và ổn định nhất.
Biên giới cuối cùng cho các trung tâm dữ liệu: Kế hoạch chi tiết kỹ thuật của Suncatcher
Giải quyết các vấn đề kỹ thuật to lớn là trọng tâm dẫn đến thành công của Suncatcher. Bản thiết kế kỹ thuật của dự án, được trình bày chi tiết trong một bài nghiên cứu, hình dung các chòm sao vệ tinh hoạt động trong quỹ đạo Trái đất thấp đồng bộ với mặt trời vào lúc bình minh và hoàng hôn.
Đường quỹ đạo cụ thể này cho phép các tấm pin mặt trời tiếp xúc với ánh sáng mặt trời gần như liên tục, giúp chúng có năng suất cao gấp 8 lần so với các vệ tinh trên mặt đất và giảm nhu cầu sử dụng pin nặng trên tàu.
Mỗi vệ tinh trong mạng sẽ là một nút trong trung tâm dữ liệu nổi, được trang bị chip Bộ xử lý Tensor (TPU) tùy chỉnh của Google. Để các nút phân tán này hoạt động như một siêu máy tính gắn kết, chúng yêu cầu kết nối có băng thông cực cao, độ trễ thấp.
Google có kế hoạch sử dụng các liên kết quang không gian trống để truyền dữ liệu giữa các vệ tinh. Không giống như tín hiệu tần số vô tuyến (RF) truyền thống có băng thông hạn chế, các liên kết quang dựa trên tia laser có thể truyền hàng terabit dữ liệu mỗi giây, điều kiện tiên quyết để kết nối hàng nghìn máy gia tốc AI vào một hệ thống mạnh mẽ duy nhất.
Để đạt được cường độ tín hiệu cần thiết cho các liên kết này đòi hỏi các vệ tinh phải bay theo đội hình gần nhau chưa từng thấy, có thể chỉ cách nhau hàng trăm mét.
Việc vận hành các thiết bị điện tử nhạy cảm trong không gian cũng gây ra một trở ngại lớn khác: bức xạ. Google đã tiến hành thử nghiệm bức xạ trên mặt đất trên TPU Trillium (v6e).
Điều đáng chú ý là đây là thế hệ cũ hơn so với TPU Ironwood mới nhất của công ty, được tối ưu hóa cho suy luận AI.
Kết quả rất hứa hẹn. Theo bài báo nghiên cứu, “Không có hư hỏng cứng nào do TID đạt tới liều thử nghiệm tối đa là 15 krad(Si) trên một con chip, cho thấy Trillium TPU có độ cứng bức xạ đáng ngạc nhiên đối với các ứng dụng không gian.”
Các con chip này chịu được gần gấp ba lần liều bức xạ dự kiến trong một sứ mệnh kéo dài 5 năm trước khi các thành phần bộ nhớ quan trọng bắt đầu có biểu hiện bất thường.
Làm cho hiệu quả kinh tế: Chi phí ban đầu 200 USD/kg Đánh bạc
Tầm nhìn tương lai về các trung tâm dữ liệu quay quanh Trái đất chỉ khả thi nếu xét về mặt kinh tế hợp lý. Toàn bộ mô hình tài chính cho Dự án Suncatcher xoay quanh việc giảm đáng kể và bền vững chi phí phóng trọng tải vào không gian.
Chi phí phóng cao từ trước đến nay là rào cản chính đối với các dự án thương mại quy mô lớn trên quỹ đạo.
Phân tích của Google dự đoán rằng để một trung tâm dữ liệu trên không gian có chi phí tương đương với chi phí năng lượng của một trung tâm tương đương trên mặt đất thì giá phóng phải giảm xuống dưới 200 USD mỗi kg.
Con số này không chỉ về chi phí điện mà còn cả bao gồm chi phí khổng lồ cho hệ thống làm mát, thu hồi đất và bảo trì cơ sở hạ tầng nhằm xác định các trung tâm dữ liệu trên mặt đất.
Công ty tin rằng mức giá này có thể đạt được vào giữa những năm 2030. Dự báo này được đặt ra trong bối cảnh chi phí hiện tại.
Starship thế hệ tiếp theo của SpaceX hướng đến mục tiêu táo bạo chỉ 100 USD/kg, điều này phù hợp với dự đoán từ Citi Research, tạo nên sự tin cậy cho dự báo của Google.
Sự lạc quan về kinh tế này là một nền tảng của dự án. Như đã nêu trong thông báo chính thức, “phân tích ban đầu cho thấy rằng các khái niệm cốt lõi của điện toán ML dựa trên không gian không bị loại trừ bởi vật lý cơ bản hoặc các rào cản kinh tế không thể vượt qua”.
Nếu chi phí phóng tiếp tục có xu hướng giảm, trở ngại chính sẽ chuyển từ tính khả thi về mặt kinh tế sang việc thực hiện kỹ thuật thuần túy.
Từ Blueprint đến Orbit: Nguyên mẫu năm 2027 và Đường chân trời cạnh tranh
Mặc dù mục tiêu của Google là đầy tham vọng nhưng nó vẫn tham gia một lĩnh vực ngày càng đông đảo những người tiên phong về điện toán quỹ đạo.
Công ty đang thực hiện một phương pháp tiếp cận được đo lường và dựa trên các mốc quan trọng để hiện thực hóa tầm nhìn của mình. Bước quan trọng đầu tiên liên quan đến việc hợp tác với công ty dữ liệu và hình ảnh vệ tinh Planet.
Cùng nhau, họ dự định phóng hai vệ tinh nguyên mẫu vào đầu năm 2027. Nhiệm vụ học tập quan trọng này sẽ kiểm tra cách phần cứng TPU và mô hình học máy hoạt động trong môi trường khắc nghiệt của không gian, đồng thời sẽ dùng để xác thực việc sử dụng các liên kết quang học giữa các vệ tinh cho các tác vụ điện toán phân tán.
Google không đơn độc trong việc nhìn thấy tiềm năng của điện toán trên quỹ đạo. Các công ty công nghệ lớn khác cũng đang khám phá biên giới mới này.
Microsoft đã và đang phát triển nền tảng Azure Space, bao gồm các khái niệm về nút điện toán quỹ đạo, trong khi Dự án Kuiper của Amazon cũng được cho là đang khám phá các khả năng AI tích hợp cho chùm internet vệ tinh của mình.
Lợi thế chiến lược nằm ở việc tạo ra một cơ cấu điện toán toàn cầu, có độ trễ thấp, độc lập với cơ sở hạ tầng trên mặt đất, mang lại khả năng phục hồi và hiệu suất chưa từng có cho các dịch vụ AI trong tương lai.
Xu hướng gợi ý một tương lai nơi việc xử lý dữ liệu và suy luận AI diễn ra gần hơn với thế giới nguồn, cho dù nguồn đó ở trên Trái đất hay trên quỹ đạo.
Cuối cùng, Dự án Suncatcher là một cuộc đặt cược dài hạn vào tương lai của AI quy mô lớn đang hướng tới. Bằng cách quan sát các vì sao, Google đang tự định vị mình cho một sự thay đổi mô hình tiềm năng về cách con người thực hiện các nhiệm vụ tính toán đòi hỏi khắt khe nhất.
Người phát ngôn của Google Research đã tóm tắt tầm nhìn một cách ngắn gọn: “Trong tương lai, không gian có thể là nơi tốt nhất để mở rộng quy mô điện toán AI”. Thành công sẽ không chỉ định hình lại nền kinh tế của AI mà còn có thể thiết lập một biên giới mới cho chính cơ sở hạ tầng kỹ thuật số.
