Google hat seinen ersten fortschrittlichen Tensor Processing Unit (TPU)-Chip an Bord einer von SpaceX gestarteten Rakete von Kalifornien aus in den Orbit gebracht. Damit soll praktisch getestet werden, ob sich Anwendungen künstlicher Intelligenz außerhalb der Erde betreiben lassen. Der von Planet Labs gebaute Satellit trägt einen Prototyp des Projekts Project Suncatcher, das auf die Entwicklung großer Rechencluster im Orbit abzielt.
Test des Chips unter realen Bedingungen
Der Test konzentriert sich auf die Fähigkeit des TPU, bei einer kontinuierlichen Energieversorgung von etwa einem Kilowatt zu arbeiten, die Kühlung zu steuern und eine Reihe von Modellen zur Erkennung möglicher Fehler auszuführen. Travis Beals, der bei Google für das Projekt verantwortliche Manager, sagte, dass Bodentests die realen Bedingungen nicht vollständig nachbilden könnten.
Nach der Inbetriebnahme des Satelliten wird der Chip in 15-minütigen Intervallen arbeiten, um die Belastung der Energie- und Wärmemanagementsysteme zu verringern. Das derzeitige Modell basiert nicht auf einer vollständig für fortgeschrittene Datenverarbeitung ausgelegten Plattform, sondern auf einer Standardplattform von Planet Labs.
Vom Prototyp zu einem orbitalen Netzwerk
Google und Planet Labs arbeiten an einem weiteren für das kommende Jahr erwarteten Experiment. Dabei sollen zwei stärker auf Datenverarbeitung spezialisierte Satelliten eingesetzt werden, die über Laserkommunikation miteinander verbunden werden sollen und größere Arbeitslasten ausführen könnten. Die langfristige Vision des Projekts Suncatcher ist ein Netzwerk aus 81 Satelliten, die in enger Formation arbeiten und Daten parallel verarbeiten.
Google geht davon aus, dass die Verbindungsgeschwindigkeit und die Latenz zwischen den TPU-Einheiten entscheidend sein werden, wenn Arbeitslasten über mehrere Racks verteilt betrieben werden. Deshalb wurde das Konzept unter Berücksichtigung des erwarteten Rechenbedarfs in fünf Jahren entwickelt und nicht nur für heutige Anwendungen.
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Der Schritt zeigt, dass sich Datenzentren im Weltraum weiterhin in der Machbarkeitsphase befinden und noch keinen fertigen Ersatz für irdische Datenzentren darstellen. Die Herausforderung besteht nicht nur darin, einen Chip in den Orbit zu bringen, sondern auch darin, eine kostengünstige Startinfrastruktur aufzubauen, die große Mengen an Ausrüstung in regelmäßigen Abständen transportieren kann.
In einer begutachteten Fassung einer Forschungsarbeit, die in der Zeitschrift Joule veröffentlicht werden soll, schätzte Google, dass das Erreichen von Startkosten von etwa 200 US-Dollar pro Kilogramm bis zum Jahr 2035 den Transport von 370.000 Tonnen in den Orbit erfordern könnte. Grundlage dafür ist die Annahme, dass sich die von SpaceX erzielte Kostensenkungskurve jährlich um etwa 20 % fortsetzt. Bei einer angenommenen Nutzlast von 200 Tonnen pro Mission würde dies innerhalb von zehn Jahren etwa 1.800 Starts der Starship bedeuten, also 180 Starts pro Jahr.
Diese Rate stellt eine große Herausforderung dar, da die Starship bis zum Zeitpunkt des Artikels in keinem Jahr mehr als fünfmal geflogen ist. Die Prognosen von SpaceX und Elon Musk für eine künftige Erhöhung der Startfrequenz, einschließlich der möglichen Erreichung eines Fluges pro Stunde im Jahr 2029, sind weiterhin Prognosen, die sich praktisch noch nicht bewährt haben.
Grenzen der Datenverarbeitung im Orbit
Aktualisierte Tests von Google deuten darauf hin, dass die Chips die Strahlung im Weltraum während der auf fünf Jahre geschätzten Lebensdauer eines Satelliten aushalten könnten, wobei die Fehlerquote bei üblichen Inferenzprozessen laut einer Aussage von Beals relativ niedrig ist und bei etwa einem Fehler pro einer Million Vorgänge liegt. Derselbe Grad an Zuverlässigkeit könnte jedoch für das Training großer Modelle mit Tausenden von Chips über mehrere Monate hinweg nicht ausreichen. Damit wird in der gegenwärtigen Phase eine klare Grenze für die möglichen Anwendungen gesetzt.