Google bereitet den Start eines Prototypsatelliten im Rahmen seines Forschungsprojekts Project Suncatcher vor, um direkte Daten über die Leistung von Tensor Processing Units (TPUs) im Weltraum zu sammeln. Der erste Test konzentriert sich auf die Fähigkeit der Hardware, den starken Vibrationen während des Starts, der Strahlung und den thermischen Herausforderungen der niedrigen Erdumlaufbahn standzuhalten.
Google führt die Mission an Bord des Mitfluges Transporter-18 von SpaceX und in Zusammenarbeit mit Planet durch. Der Satellit ist kein voll funktionsfähiges orbitales Rechenzentrum, sondern eine Testplattform, die dem Team helfen soll, vor dem Übergang zu umfangreicheren Phasen festzustellen, was funktioniert und was möglicherweise ausfällt.
Hardwaretests unter Start- und Weltraumbedingungen
Der Flug in die niedrige Erdumlaufbahn dauert etwa 10 Minuten, verursacht jedoch Vibrationen und Beschleunigungen von bis zu 10-facher Erdbeschleunigung. Einzelne Komponenten, darunter TPU-Chips, können dabei Kräften von 50- bis 100-facher Erdbeschleunigung ausgesetzt sein. Daher testete Google den Satelliten, indem es ihn entlang der drei Achsen schüttelte, um die Startfrequenzen zu simulieren, und erklärte, dass die Hardware den Test bestanden habe.
Das Team setzte die TPU-Chips außerdem im Crocker Nuclear Laboratory der University of California, Davis, einem Protonenstrahl aus, führte KI-Lasten aus und überwachte Fehler wie Bitumkehrungen. Die vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Trillium-TPUs eine Gesamtdosis ionisierender Strahlung von mehr als der Dosis überstanden haben, der Google zufolge während einer fünfjährigen Weltraummission zu erwarten ist. Der Orbitaltest bleibt jedoch notwendig, um die Leistung in der tatsächlichen Umgebung zu überprüfen.
Kühlung ist die größte technische Herausforderung
TPU-Chips erzeugen auf kleiner Fläche eine große Wärmemenge. Auf der Erde hilft der Luftstrom bei ihrer Ableitung, doch das Vakuum bietet keine konvektive Wärmeabfuhr, sodass der Einsatz von Wärmestrahlern und anderen Wärmeübertragungsmethoden erforderlich ist. Google testet derzeit ein Design, das Wärmerohre und Wärmestrahler in einer Kammer kombiniert, die die Vakuum- und Wärmebedingungen im Weltraum nachahmt. Die erste Mission soll dazu dienen, dieses System zu bewerten und zu verbessern.
Von einem experimentellen Satelliten zu Rechenclustern
Project Suncatcher untersucht langfristig die Möglichkeit, eine skalierbare Infrastruktur für maschinelles Lernen im Orbit aufzubauen. Google zufolge könnten Satelliten in der niedrigen Erdumlaufbahn nahezu kontinuierlich Sonnenlicht erhalten, wodurch die Solarenergieproduktion laut dem in der Publikation enthaltenen Vergleich bis zu achtmal höher ausfallen könnte als auf der Erde.
Zu den Zukunftsvorstellungen gehören Cluster mit Dutzenden TPU-Chips pro Satellit sowie eine Verbindung der Satelliten über Laser, um die für KI-Lasten erforderliche Bandbreite bereitzustellen. Dies erfordert jedoch eine sehr hohe Genauigkeit bei der Ausrichtung der Kommunikation, da sich die Satelliten ständig bewegen und das vorgeschlagene System über kurze Entfernungen eine hohe Bandbreite benötigt. Google plant, diesen Aspekt zu testen, wenn 2027 zwei Satelliten in den Orbit gebracht werden.
Warum ist dieser Test wichtig?
Die eigentliche Veränderung besteht hier nicht im Start eines kommerziellen Produkts, sondern darin, die Frage des Betriebs von KI-Chips im Weltraum von einer theoretischen Vorstellung zu einer praktischen Messung zu überführen. Die Ergebnisse der Mission werden zeigen, ob die Widerstandsfähigkeit gegen Strahlung und Vibrationen ausreicht und ob die passive Kühlung in der Lage ist, die Chips zu schützen. Außerdem werden sie die Einschränkungen offenlegen, die eine Skalierung verhindern könnten. Die praktische Machbarkeit des Aufbaus einer orbitalen Recheninfrastruktur bleibt offen, da Google in der Publikation keine Schätzungen zu Kosten oder Kapazität und keinen Zeitplan für den Betrieb eines kommerziellen Dienstes vorgelegt hat.