Солнце производит энергии больше, чем человечество выработало за всё время существования электроэнергетики, умноженное на 100 триллионов. На орбите солнечные панели могут быть в восемь раз продуктивнее, чем на Земле, генерируя энергию почти непрерывно без необходимости в тяжёлых аккумуляторах.
Эти факты заставили команду исследователей Google задуматься: а что, если лучшее место для масштабирования искусственного интеллекта — вовсе не Земля, а космос?
Проект Suncatcher
Проект Suncatcher — это последняя космическая миссия Google, которая предполагает создание созвездий спутников на солнечной энергии, оснащённых процессорами и соединённых с помощью оптических каналов на основе лазеров.
Концепция решает одну из самых насущных проблем искусственного интеллекта — огромные потребности в энергии крупномасштабных систем машинного обучения, используя напрямую источник энергии Солнечной системы.
В новой [исследовательской статье](https://services.google.com/fh/files/misc/suncatcher_paper.pdf), опубликованной Google, описывается прогресс в решении [технических задач](https://phys.org/tags/technical+challenges/).
Технические вызовы и решения
Предлагаемая система будет работать на солнечно-синхронной низкой околоземной орбите, где спутники находятся практически под постоянным солнечным светом. Такой выбор орбиты максимизирует сбор солнечной энергии и минимизирует требования к аккумуляторам.
Однако для того, чтобы сделать инфраструктуру искусственного интеллекта в космосе жизнеспособной, необходимо решить несколько сложных инженерных задач.
Первая задача — достижение скоростей связи, сопоставимых с дата-центрами на Земле. Для этого требуется распределить задачи между многочисленными процессорами с соединениями высокой пропускной способности и низкой задержкой.
Анализ Google показывает, что это должно быть достижимо с использованием технологий плотного мультиплексирования по длине волны и пространственного мультиплексирования, но только если спутники будут лететь в чрезвычайно плотном строю, разделённые километрами или меньше.
Исследовательская группа уже подтвердила этот подход с помощью демонстрационного стенда, который успешно достиг общей пропускной способности в 1,6 терабита в секунду.
Полёт спутников в таком плотном строю представляет собой отдельную задачу. На запланированной высоте около 650 километров спутникам, расположенным менее чем в километре друг от друга, потребуется тщательное управление орбитой.
Google разработал сложные физические модели для анализа того, как негравитационное поле Земли и атмосферное сопротивление повлияют на эти плотно сгруппированные созвездия. Модели показывают, что для поддержания стабильных формаций потребуются лишь незначительные манёвры по удержанию станции.
Устойчивость процессоров Google к космическим условиям
Интересно, что процессоры Google TPU демонстрируют удивительную устойчивость к космическим условиям. Тестирование их Trillium v6e Cloud TPU показало, что чипы могут выдерживать кумулятивные дозы радиации, почти в три раза превышающие ожидаемые за пятилетнюю миссию, прежде чем начнут проявляться нарушения в работе.
Системы с высокоскоростной памятью оказались наиболее чувствительными, но проблемы начали возникать только после доз в 2 килорада, что значительно превышает ожидаемые 750 рад для защищённой пятилетней миссии.
Финансовые аспекты
Будет ли всё это иметь финансовый смысл, во многом зависит от снижения стоимости запусков. Анализ Google показывает, что при дальнейшем совершенствовании технологий запуска затраты могут упасть ниже 200 долларов за килограмм к середине 2030-х годов. При такой цене запуск и эксплуатация космического дата-центра могут стать примерно сопоставимыми с энергетическими затратами аналогичного объекта на Земле.