Google запустила спутник с чипом TPU: Starship для орбитальных ЦОД нужно около 1800 пусков

Прототип орбитального вычислительного спутника Google стартовал на ракете SpaceX с космодрома в Калифорнии. Это первый случай, когда компания отправила в космос один из своих передовых чипов. Спутник построила Planet Labs, на борту стоит тензорный процессор Google (TPU), конкурент GPU от Nvidia. Задача, проверить, что TPU работает в космосе: получает киловатт непрерывного питания, охлаждается, а на нём прогоняют серию моделей, чтобы увидеть, не возникнет ли сбоев. После ввода в эксплуатацию спутник будет включать TPU 15-минутными сеансами, чтобы не перегружать системы питания и терморегулирования. Travis Beals, руководитель Project Suncatcher в Google, говорит: наземные испытания проведены, но «нет теста, который был бы так же хорош, как настоящее».

Project Suncatcher, план Google по созданию крупных вычислительных кластеров на орбите Земли. Нынешний спутник собран на стандартной платформе Planet Labs. Следующая демонстрация, ожидаемая в следующем году, предусматривает два спутника, специально рассчитанных на тяжёлые вычисления; они попробуют работать совместно через лазерную линию связи. В конечном счёте компания представляет орбитальный дата-центр как сеть из 81 спутника, летящих в плотном строю и обрабатывающих данные параллельно. Beals называет проект «долгосрочной авантюрой» (long-term moonshot) и объясняет, что пропускная способность и задержка между TPU критичны для многостоечных нагрузок, а Google смотрит вперёд, на нагрузки, которые появятся через пять лет. Во многом это потому, что ракет, необходимых для экономически оправданного масштабирования орбитальных ЦОД, пока не существует. На той же ракете летят более 100 разных полезных нагрузок, в том числе миссии Satlyt и Cowboy Space Company; ИИ-нагрузка в космосе там не одна, но Google отличает долгосрочность проекта.

В четверг Google также опубликовала рецензированную версию своей white paper (научной статьи) об орбитальных дата-центрах; она выйдет в журнале Joule. Авторы подчёркивают, что это не анализ экономической осуществимости, но он показывает, как компания видит удешевление ракет. Авторы утверждают, что SpaceX с момента запуска Falcon 1 достигла «кривой обучения» (снижения цены) около 20% в год, и считают разумным ожидать цены запуска около $200 за килограмм к 2035 году. Исходя из объёма полезной нагрузки, выведенной Falcon 9, они полагают, что для сходной траектории удешевления Starship должен вывести на орбиту 370 000 тонн. Это около 1800 запусков за ближайшие 10 лет, то есть около 180 в год, и то при условии, что каждый полёт несёт 200 метрических тонн. Для аппарата, который ни разу не летал больше пяти раз за год, это очень много. SpaceX прогнозирует куда более высокую частоту: Илон Маск предполагал, что Starship выйдет на ежечасные пуски в 2029 году, но, как иронично замечает автор материала, Маск говорит много чего.

Хорошая новость из обновлённого исследования, чипы, вероятно, переживут космическую радиацию. Google пришлось повторить облучение чипов в ускорителе частиц, потому что конфигурация давала больше экранирования, чем будет в реальности. Это привело к чуть большему числу ошибок в логических схемах, но компания по-прежнему уверена, что чипы справятся с крупными нагрузками инференса на орбите в течение пятилетнего срока жизни спутника. По словам Beals, частота ошибок для типичных операций инференса очень низкая, порядка одной на миллион, а вот для масштабного обучения, где тысячи чипов работают месяцами, ситуация уже была проблематичной. Google также названа крупным инвестором SpaceX.

Ключевые факты

Прототип орбитального спутника Google с TPU, построенный Planet Labs, стартовал на ракете SpaceX из Калифорнии: впервые чип Google отправлен в космос в рамках Project Suncatcher.
После ввода в эксплуатацию TPU будет включаться 15-минутными сеансами; задача, проверить питание (киловатт непрерывно), охлаждение и работу моделей. Следующая демонстрация с двумя спутниками и лазерной связью ожидается в следующем году.
Цель Google, орбитальный дата-центр из 81 спутника в плотном строю; Beals называет проект «долгосрочной авантюрой».
По оценке авторов статьи (выйдет в Joule), чтобы цена запуска приблизилась к $200/кг к 2035 году, Starship должен вывести 370 000 тонн: около 1800 запусков за 10 лет (около 180 в год) при 200 т на полёт; больше пяти полётов в год он пока не делал.
Повторные радиационные тесты в ускорителе частиц дали чуть больше ошибок в логике, но Google уверена в чипах для крупного инференса на пятилетний срок службы; для масштабного обучения ситуация хуже.

Почему это важно

Google впервые отправила в космос собственный ускоритель ИИ и открыто описала, что нужно для вычислений на орбите. Ключевое препятствие, не чип, а ракеты: по оценке авторов статьи, для траектории удешевления, похожей на путь Falcon 9, Starship должен вывести 370 000 тонн, то есть около 1800 запусков за 10 лет (около 180 в год) при 200 метрических тоннах на полёт. Для сравнения, больше пяти полётов в год Starship пока не выполнял. Цифра, не прогноз Google, а условие для цены около $200/кг к 2035 году.

Кому это важно

Тем, кто следит за инфраструктурой ИИ и поиском новых мест для вычислений: операторам дата-центров, поставщикам чипов, космической отрасли и инвесторам. Тем, кто оценивает реалистичность орбитальных ЦОД, полезны конкретные допущения Google: 81 спутник в строю, кривая удешевления около 20% в год и пятилетний срок жизни спутника.

Как это применить

Практического применения для пользователей пока нет: нынешний спутник, испытание, а не сервис. Он проверит, что TPU получает киловатт непрерывного питания, охлаждается и корректно прогоняет модели; чип будет работать 15-минутными сеансами. Ориентиры для наблюдения: демонстрация в следующем году с двумя специализированными спутниками и лазерной связью, а также публикация статьи в Joule.

Можно ли доверять

Материал, репортаж TechCrunch с прямыми цитатами руководителя Project Suncatcher Travis Beals и разбором рецензированной статьи Google. Цифры про 1800 запусков и $200/кг, оценки авторов статьи, которые сами подчёркивают, что это не анализ экономической осуществимости. В материале отмечено, что Google, крупный инвестор SpaceX. Заявление об устойчивости чипов к радиации принадлежит самой Google; в источнике оно подано как «вероятное». Название TPU на борту, стоимость проекта и сроки развёртывания сети из 81 спутника не приведены.

Риски и подводные камни

Главный риск, ракеты: аппараты, нужные для экономичного масштабирования, пока не существуют, а темп в 180 запусков в год кратно превышает нынешний (не более пяти в год). Заявления SpaceX о частоте полётов, включая слова Илона Маска о почасовых пусках в 2029 году, автор материала встречает с иронией. Радиационные тесты пришлось повторить, и ошибок в логических схемах оказалось чуть больше; по словам Beals, для масштабного обучения на тысячах чипов в течение месяцев ситуация уже была проблематичной. Спутник сможет работать лишь короткими 15-минутными сеансами из-за ограничений питания и теплоотвода.

«Мы проводили испытания на Земле, но, знаете, нет теста, который был бы так же хорош, как настоящее.»

— Travis Beals, руководитель Project Suncatcher в Google