Google chuẩn bị phóng một vệ tinh thử nghiệm mang Tensor Processing Units, hay TPU, để kiểm tra liệu phần cứng AI có thể vận hành ổn định trong không gian hay không. Dự án có tên Project Suncatcher, một hướng nghiên cứu dài hạn về khả năng đặt hạ tầng machine learning ở quỹ đạo Trái Đất thấp. Reuters cho biết đây là thử nghiệm trên quỹ đạo đầu tiên của Google cho dự án này.

Vì sao Google muốn đưa AI compute lên không gian

Lý do ban đầu khá đơn giản: vệ tinh ở quỹ đạo thấp có thể nhận năng lượng Mặt Trời gần như liên tục, với lượng điện mặt trời cao hơn tới 8 lần so với trên mặt đất, theo Google. Nếu ý tưởng hoạt động, nhiều vệ tinh có thể được liên kết thành một cụm để xử lý các tác vụ AI lớn thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào trung tâm dữ liệu dưới đất.

Nhưng đây chưa phải kế hoạch xây data center ngoài không gian. Google mô tả Project Suncatcher như một research moonshot. Vệ tinh đầu tiên chỉ nhằm trả lời câu hỏi nền tảng: TPU có chịu được môi trường quỹ đạo không? Dữ liệu thu được sẽ quyết định các lần phóng sau.

Thiết bị sẽ được phóng trong chuyến bay chung Transporter-18 của SpaceX, phát triển cùng Planet. Google đang hướng đến mốc thử nghiệm tiếp theo trong năm 2027, khi đưa hai vệ tinh lên quỹ đạo để kiểm tra liên kết giữa chúng.

Những thử thách cần vượt qua

Con chip phải sống sót qua ba loại áp lực. Đầu tiên là lúc phóng. Một chuyến bay lên quỹ đạo thấp kéo dài khoảng 10 phút, với rung động mạnh và gia tốc liên tục tối đa 10 g. Các linh kiện riêng lẻ như TPU có thể chịu lực đến 50-100 g. Google cho biết đội ngũ đã rung vệ tinh theo ba trục để mô phỏng điều kiện này và phần cứng vẫn hoạt động.

Thử thách thứ hai là bức xạ. Bên ngoài khí quyển, hoạt động Mặt Trời và tia vũ trụ có thể gây lỗi điện tử, chẳng hạn bitflip. Google đã đưa Trillium TPU vào cơ sở chùm proton của UC Davis trong khi chạy tác vụ AI. Kết quả ban đầu do Google công bố cho thấy chip chịu được tổng liều bức xạ ion hóa cao hơn mức một nhiệm vụ không gian 5 năm dự kiến nhận phải. Đây vẫn là thử nghiệm mặt đất, vì vậy dữ liệu từ quỹ đạo mới là phép kiểm tra quan trọng.

Khó nhất có lẽ là tản nhiệt. TPU tạo ra nhiều nhiệt trong không gian nhỏ, nhưng trong chân không không có luồng không khí để làm mát. Google đang thử kết hợp heat pipe và radiator, sau đó đánh giá trên quỹ đạo để điều chỉnh thiết kế.

Muốn xử lý AI lớn, vệ tinh phải giao tiếp bằng laser

Phiên bản dài hạn của Suncatcher sẽ không dựa vào một vệ tinh đơn lẻ. Google hình dung mỗi vệ tinh mang hàng chục TPU, bay theo cụm và truyền dữ liệu cho nhau bằng laser. Các hệ thống laser không gian hiện có thường ưu tiên liên lạc băng thông thấp trên khoảng cách xa. Google cần điều ngược lại: băng thông rất cao trên khoảng cách ngắn giữa các vật thể cùng di chuyển.

Công ty ví độ chính xác cần thiết như bắn trúng mục tiêu cỡ đồng xu từ nhiều dặm xa, trong khi cả hai điểm đều đang chuyển động. Thử nghiệm liên kết giữa hai vệ tinh năm 2027 sẽ kiểm tra chính phần này.

Project Suncatcher chạm vào một áp lực thực tế của ngành AI: nhu cầu điện và làm mát cho data center đang tăng nhanh. Không gian có nhiều ánh sáng Mặt Trời, nhưng đổi lại là chi phí phóng, độ trễ, bức xạ, tản nhiệt và kết nối cực khó. Đây vẫn là research project, không phải giải pháp hạ tầng đã sẵn sàng. Điều cần theo dõi sau lần phóng đầu là dữ liệu thực tế về độ bền TPU và hiệu quả tản nhiệt, hai thứ sẽ cho biết giấc mơ AI compute trong không gian có đáng đi tiếp hay không.