Google đã lần đầu phóng một vệ tinh thử nghiệm mang TPU vào không gian, mở màn cho kế hoạch kiểm chứng mô hình trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo. Tuy vậy, theo đánh giá của chính công ty, mô hình này chỉ có thể trở nên khả thi về mặt kinh tế nếu chi phí phóng giảm đáng kể so với hiện nay.

Ngày 1/10 theo giờ địa phương, TechCrunch cho biết vệ tinh nói trên được đưa lên quỹ đạo bằng tên lửa của SpaceX, phóng từ California. Đây là lần đầu Google đưa dòng chip bán dẫn tiên tiến do hãng phát triển lên môi trường không gian.

Vệ tinh thử nghiệm do Planet Labs chế tạo. Trên nền tảng này, Google sẽ đánh giá khả năng vận hành ổn định của TPU trong điều kiện ngoài không gian. TPU là dòng chip do Google phát triển phục vụ các tác vụ AI, cạnh tranh với GPU của Nvidia. Các hạng mục thử nghiệm chính gồm khả năng duy trì nguồn điện liên tục ở mức 1 kilowatt, bài toán tản nhiệt cho chip và mức độ phát sinh lỗi khi chạy mô hình thực tế.

Travis Bils, người phụ trách dự án Suncatcher, cho biết các bài thử nghiệm dưới mặt đất đã được tiến hành từ trước, nhưng không thể thay thế hoàn toàn môi trường vận hành thực tế ngoài không gian. Theo ông, không có phép thử nào tốt hơn việc đưa hệ thống vào đúng điều kiện mà nó sẽ phải hoạt động.

Khi đi vào vận hành, TPU trên vệ tinh sẽ chạy theo các chu kỳ ngắn 15 phút để giảm áp lực về điện năng và nhiệt. Hiện vệ tinh sử dụng nền tảng tiêu chuẩn của Planet Labs, song hai bên đang chuẩn bị thêm hai vệ tinh khác được tối ưu hơn cho tính toán hiệu năng cao, với mục tiêu phóng trong năm tới. Ở thế hệ tiếp theo, Google cũng sẽ thử nghiệm cơ chế phối hợp giữa các vệ tinh thông qua liên kết laser.

Mục tiêu của Google không dừng ở một vệ tinh đơn lẻ. Về dài hạn, công ty hướng tới mô hình gồm 81 vệ tinh hoạt động theo cụm ở khoảng cách gần, từ đó thực hiện tính toán song song trên quỹ đạo. Theo Bils, nếu muốn kết nối nhiều TPU để xử lý các tác vụ lớn, hai yếu tố then chốt sẽ là băng thông và độ trễ giữa các vệ tinh. Ông cũng cho biết nhóm phát triển không chỉ nhắm tới nhu cầu hiện tại mà còn tính đến các tác vụ có thể xuất hiện trong 5 năm tới.

Dù vậy, Google nhấn mạnh rằng toàn bộ mô hình này chỉ có ý nghĩa khi chi phí phóng tiếp tục giảm mạnh. Trong bài báo khoa học về trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo được công bố cùng ngày và dự kiến đăng trên tạp chí Joule, công ty đã nêu các điều kiện cần thiết để triển khai hạ tầng tính toán ngoài không gian.

Theo giả định của Google, đơn giá phóng của SpaceX về lâu dài có thể giảm xuống còn khoảng 200 USD/kg, với điều kiện Starship được khai thác lặp lại ở quy mô lớn. Công ty tính toán rằng để Starship đạt mức tiết kiệm chi phí tương tự Falcon 9 khi đưa hàng hóa lên quỹ đạo, tổng khối lượng cần vận chuyển sẽ vào khoảng 370 nghìn tấn. Ngay cả khi giả định mỗi chuyến bay chở được 200 tấn, con số này vẫn tương đương khoảng 1.800 lần phóng trong 10 năm, tức 180 lần mỗi năm.

Khoảng cách giữa giả định đó và thực tế hiện nay vẫn còn rất lớn. Starship chưa từng thực hiện quá 5 chuyến bay trong một năm. Dù SpaceX kỳ vọng tần suất phóng sẽ tăng mạnh trong tương lai, phép tính của Google cho thấy trung tâm dữ liệu ngoài không gian không chỉ là bài toán về chip xử lý, mà còn phụ thuộc trực tiếp vào hiệu quả kinh tế của phương tiện phóng.

Về độ bền của chip trước bức xạ vũ trụ, Google cho biết khả năng này đã được kiểm chứng một phần. Công ty đã lặp lại thử nghiệm bằng máy gia tốc hạt trong các điều kiện phản ánh yếu tố che chắn, và kết luận số lỗi trong mạch logic chỉ tăng nhẹ. Theo đánh giá của hãng, mức này vẫn đủ để TPU đảm nhiệm các tác vụ suy luận quy mô lớn trong vòng đời 5 năm của vệ tinh. Bils cho biết với các tác vụ suy luận phổ biến, tỷ lệ lỗi rất thấp, ở mức một phần triệu. Tuy nhiên, ông cũng lưu ý rằng các bài toán huấn luyện AI cực lớn, đòi hỏi hàng nghìn chip hoạt động đồng thời trong nhiều tháng, có thể là vấn đề khác.

Vì vậy, trọng tâm ban đầu của Suncatcher nhiều khả năng sẽ là kiểm chứng suy luận AI và năng lực tính toán phân tán trên quỹ đạo, thay vì huấn luyện AI trong không gian. Google cho biết đợt phóng lần này mới chỉ là bước đầu để xác nhận khả năng vận hành của TPU trong môi trường thực tế. Những bài kiểm tra tiếp theo sẽ tập trung vào khả năng phối hợp giữa nhiều vệ tinh cũng như tốc độ giảm của chi phí phóng, hai yếu tố then chốt đối với tham vọng xây dựng trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo.