1/10: Vệ tinh TPU của Google thử nghiệm AI đầu tiên trên quỹ đạo

Google sẽ phóng vệ tinh nguyên mẫu tích hợp chip bán dẫn trí tuệ nhân tạo (AI) vào ngày 1/10 để kiểm chứng khả năng thực hiện phép tính AI trong không gian. Đây là thử nghiệm trên quỹ đạo đầu tiên nhằm đánh giá liệu có thể giảm áp lực về điện năng và làm mát của các trung tâm dữ liệu mặt đất bằng cách chuyển hoạt động lên không gian hay không.

Google dự kiến phóng vệ tinh thuộc Dự án Suncatcher trong nhiệm vụ rideshare Transporter-18 của SpaceX. Vệ tinh sẽ được kiểm tra khả năng vận hành của TPU Google trong điều kiện rung động và gia tốc khi phóng, bức xạ vũ trụ và môi trường nhiệt trong chân không.

Vệ tinh được trang bị TPU Trillium của Google. Ars Technica đưa tin vệ tinh sẽ chứa 4 TPU, đồng thời Google dự kiến chạy mô hình AI tạo sinh Gemini để đo hiệu suất trong môi trường quỹ đạo.

Tuy nhiên, TPU chỉ có thể hoạt động theo chu kỳ khoảng 15 phút do giới hạn về khả năng làm mát. Trong chân không, không thể làm mát bằng luồng không khí, nên nhiệt phát sinh từ chất bán dẫn phải được phát tán ra không gian.

Google đã thử nghiệm phương pháp làm mát kết hợp ống dẫn nhiệt và tấm tản nhiệt trong buồng nhiệt chân không. Khác với việc mở rộng hệ thống làm mát như tại các trung tâm dữ liệu mặt đất, cấu trúc này đưa nhiệt từ bề mặt vệ tinh ra không gian.

Khả năng chịu bức xạ cũng là hạng mục thử nghiệm trọng yếu. Nhóm nghiên cứu Google đã thử TPU bằng chùm proton 67MeV tại Phòng thí nghiệm hạt nhân Crocker thuộc UC Davis.

Nghiên cứu ghi nhận các dấu hiệu bất thường xuất hiện trong bộ nhớ băng thông cao của TPU Trillium sau mức tích lũy 2krad(Si). Tuy vậy, chưa phát hiện lỗi phần cứng do bức xạ ở mức 15krad(Si), giới hạn thử nghiệm đối với một chip đơn. Tổng liều ion hóa cần thiết cho nhiệm vụ kéo dài 5 năm được nêu ở mức khoảng 750rad(Si).

Phương án năng lượng của Suncatcher dựa trên điện mặt trời. Google cho biết các vệ tinh có thể thu được sản lượng điện mặt trời tối đa cao gấp 8 lần so với mặt đất khi hoạt động trên quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời gần ranh giới giữa ngày và đêm.

Quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời được thiết kế để vệ tinh đi qua một khu vực nhất định vào thời điểm có góc cao Mặt Trời tương tự. Google đang nghiên cứu phương án dùng điện mặt trời để cung cấp năng lượng cho hoạt động tính toán AI, qua đó giảm áp lực bảo đảm điện năng cho các trung tâm dữ liệu mặt đất.

Vụ phóng lần này tách biệt với nhiệm vụ phóng 2 vệ tinh vào đầu năm 2027 có sự tham gia của Planet. Kế hoạch Google công bố về việc phóng 2 vệ tinh vào đầu năm 2027 bao gồm thử nghiệm liên lạc băng thông cao giữa hai vệ tinh, trong khi nhiệm vụ Transporter-18 tập trung vào kiểm chứng môi trường quỹ đạo đối với một vệ tinh nguyên mẫu duy nhất.

Planet cho biết sẽ chế tạo 2 vệ tinh nguyên mẫu cho Google và thử nghiệm liên lạc băng thông cao giữa chúng. Thời điểm mục tiêu của nhiệm vụ này được đưa ra là đầu năm 2027.

Định hướng dài hạn của Google là xây dựng cụm điện toán quỹ đạo thấp, kết hợp tấm pin mặt trời, TPU và liên lạc laser giữa các vệ tinh. Google đang nghiên cứu cấu trúc vận hành nhiều vệ tinh theo đội hình để thực hiện tính toán AI trong không gian, nhưng giai đoạn hiện tại vẫn dừng ở thiết kế và kiểm chứng hiệu suất.

Đánh giá hiệu suất chính thức từ thị trường và ngành công nghiệp vẫn chưa được công bố. Cộng đồng Reddit liên quan đến Planet đã đưa ra ý kiến về ảnh hưởng của Suncatcher đối với việc mở rộng hoạt động vệ tinh và khả năng Google thực hiện tính toán suy luận trong không gian, nhưng đây chỉ là phản ứng trực tuyến, không phải dự báo kinh doanh chính thức.

Kế hoạch này chưa được công bố là một dự án có liên hệ trực tiếp với ngành AI và bán dẫn trong nước. Tuy nhiên, đây có thể trở thành một trường hợp được thảo luận về hạ tầng AI và độ tin cậy của chất bán dẫn, khi thử nghiệm đồng thời vận hành chip AI và hệ thống liên lạc trong môi trường không gian.

Ngay cả khi phóng thành công, các vấn đề như chi phí phóng, bảo trì vệ tinh, lỗi do bức xạ, hiệu quả làm mát, độ ổn định của liên lạc giữa các vệ tinh và nguy cơ va chạm với rác vũ trụ vẫn còn tồn tại. Thời điểm chuyển Dự án Suncatcher thành sản phẩm thương mại chưa được công bố.