Google представляет проект Suncatcher по исследованию спутников искусственного интеллекта на солнечных батареях для орбитального машинного обучения

Технологическая компания Google объявили о проекте Suncatcher — исследовательской инициативе по изучению возможности развертывания работающих на солнечной энергии спутников, оснащенных ИИ-чипами для выполнения задач ИИ на орбите, используя солнечный свет для снижения энергопотребления наземных центров обработки данных. 

Проект предусматривает создание компактных созвездий спутников с процессорами Google TPU, соединенных между собой посредством оптических каналов связи в свободном пространстве, что обеспечивает возможность проведения крупномасштабных вычислений при ограниченном воздействии на наземные ресурсы. 

Первоначальные результаты подробно изложены в предварительной статье под названием «На пути к проектированию будущей космической, высокомасштабируемой системы инфраструктуры ИИ», в которой рассматриваются такие ключевые проблемы, как спутниковая связь с высокой пропускной способностью, орбитальная динамика и воздействие радиации на вычисления. 

Проект Suncatcher продолжает традицию Google по реализации амбициозных, высокоэффективных научных и инженерных проектов.

Оценка возможности инфраструктуры МО для космических спутников искусственного интеллекта

Согласно объявлению, предлагаемая система предусматривает сеть спутников, работающих на околоземной солнечно-синхронной орбите в период рассвета и заката, чтобы максимизировать непрерывное воздействие солнечной энергии и минимизировать зависимость от тяжелых аккумуляторных батарей. 

Для достижения этой цели необходимо преодолеть ряд технических трудностей. Во-первых, межспутниковые каналы связи должны обладать пропускной способностью масштаба центра обработки данных, поддерживая десятки терабит в секунду, что возможно благодаря многоканальному плотному мультиплексированию с разделением по длине волны (DWDM) и пространственному мультиплексированию в плотных спутниковых группах. Лабораторные испытания уже продемонстрировали одностороннюю передачу со скоростью 800 Гбит/с на пару приёмопередатчиков. 

Во-вторых, поддержание плотно сгруппированных спутниковых образований требует точного управления орбитой. Используя физические модели, основанные на уравнениях Хилла-Клохесси-Уилтшира и уточнённые с помощью дифференцируемых моделей, группа показала, что скопления со спутниками, расположенными на расстоянии сотен метров друг от друга, могут оставаться стабильными при небольших манёврах удержания орбиты. 

В-третьих, акселераторы ТПУ должны выдерживать космическую радиацию; испытания Google Trillium v6e Cloud TPU продемонстрировал, что компоненты сохраняют работоспособность при дозах облучения, значительно превышающих ожидаемые за пять лет миссии. 

Наконец, экономическая целесообразность зависит от снижения затрат на запуск, которые, согласно прогнозам, могут упасть ниже 200 долларов за килограмм к середине 2030-х годов, что потенциально сделает космические центры обработки данных ИИ сопоставимыми по стоимости за киловатт-год с наземными объектами.

Google исследует возможность создания космического искусственного интеллекта, планируя запуск прототипа спутника 

Первоначальные оценки показывают, что вычисления с использованием космического машинного обучения осуществимы и не ограничены принципиально физическими законами или непомерными затратами, хотя остаются существенные технические препятствия, включая терморегуляцию, высокоскоростную наземную связь и надежную работу на орбите. 

Для решения этих задач планируется совместная с Planet учебная миссия, предполагающая запуск двух прототипов спутников к началу 2027 года для тестирования производительности TPU в космосе и проверки оптических межспутниковых каналов связи для распределенных задач машинного обучения. В долгосрочной перспективе крупные гигаваттные группировки могли бы использовать более интегрированные конструкции спутников, сочетающие вычислительную архитектуру, оптимизированную для космоса, с тесно связанными системами сбора солнечной энергии и управления температурой, подобно тому, как современная технология систем на кристалле развивалась благодаря инновациям в смартфонах.