Le centre de données orbital de Google : 15 minutes de refroidissement et un kilowatt de solaire

Le satellite s'appelle MVP. Il a à peu près la taille d'un réfrigérateur. À l'intérieur, quatre Tensor Processing Units maison de Google, le même silicium accélérateur que l'entreprise utilise dans ses serveurs au sol pour entraîner des modèles et faire de l'inférence. Ars Technica a rapporté le 24 septembre que le lancement est prévu pour le 1er octobre dans le cadre du vol partagé Transporter-18, à bord d'un Falcon 9 de SpaceX. Tom's Hardware situe le site de lancement à la Vandenberg Space Force Base, en Californie.

Google n'a pas construit l'engin spatial lui-même. Selon Ars Technica, le satellite vient de Planet Labs, une société d'imagerie terrestre. Le plan initial prévoyait deux satellites sur mesure en 2027. Google a choisi d'aller plus vite et a boulonné son matériel d'IA dans un satellite que Planet Labs avait déjà assemblé pour un test antérieur. Tom's Hardware décrit l'effort global sous le nom de Project Suncatcher.

L'énergie est un four à micro-ondes, le refroidissement est un radiateur

Le budget énergétique dit clairement la petitesse du test. Ars Technica rapporte que les panneaux solaires fournissent environ un kilowatt, de quoi faire tourner un four à micro-ondes ou un sèche-cheveux. Tom's Hardware donne le même chiffre et note que les capacités du satellite sont similaires à celles d'un seul serveur terrestre. Au sol, un centre de données fait tourner des milliers de ces puces et consomme des mégawatts. C'est toute la raison pour laquelle le calcul orbital revient sans cesse dans les milieux de l'IA.

Le refroidissement est le problème le plus difficile, et les deux médias le signalent comme la plus grande question ouverte. L'espace dispose de radiateurs, mais ils sont conçus pour évacuer des quantités de chaleur relativement faibles, alors que les accélérateurs d'IA en produisent bien plus. La réponse de Google, telle que la décrit Ars Technica, est une couche de matériau d'interface thermique malléable qui relie chaque puce à des caloducs en aluminium et en cuivre. Ces caloducs conduisent la chaleur vers un radiateur qui la projette dans l'espace. Tom's Hardware souligne la lacune évidente de ce design : il n'y a pas d'air en orbite, donc l'approche habituelle à base de ventilateurs ne fonctionne tout simplement pas.

Le résultat est un cycle de service, pas un serveur. Les puces fonctionneront par salves d'environ 15 minutes, après quoi elles devront s'arrêter et laisser les radiateurs rattraper leur retard, selon Ars Technica. Tom's Hardware présente la même limite comme une surchauffe qui force des arrêts. Google prévoit de faire tourner des modèles Gemini sur les TPU pendant le test.

« Nous ne nous attendons pas, pour être tout à fait franc, à avoir quelque chose d'utilement opérationnel dans les prochaines années », a déclaré James Manyika, vice-président senior de la recherche chez Google, au New York Times, selon Tom's Hardware.

Manyika a comparé l'effort au programme de voitures sans conducteur de Google, que l'entreprise testait selon lui environ 15 ans avant que quoi que ce soit ne soit livré, rapporte Tom's Hardware. À ce rythme, l'écart entre un satellite à quatre puces et un centre de données orbital opérationnel est d'environ 15 ans. Google a déclaré prévoir de lancer une paire de satellites ensuite. Tom's Hardware rapporte que les plans à long terme ont évoqué des flottes en réseau de plus de 80 satellites, reliés par des liaisons laser à haut débit qui nécessiteraient probablement des lancements dédiés plutôt que des vols partagés.

Radiation, bits retournés et une orbite de six ans

La radiation est l'autre problème physique. Tom's Hardware note que les radiations dans l'espace peuvent provoquer des bits retournés qui modifient la façon dont les puces traitent les données. La réponse actuelle de Google est de redémarrer périodiquement les puces pour les réinitialiser. Ars Technica ajoute que les vibrations et les forces g élevées pendant le lancement présentent aussi des risques, et qu'il s'agit des mêmes TPU que Google installe dans ses serveurs au sol, et non de composants durcis contre les radiations.

Le satellite traitera des requêtes d'IA pendant jusqu'à un an, selon Tom's Hardware, même s'il restera en orbite jusqu'à six ans avant que la gravité ne le fasse retomber et brûler lors de la rentrée. Ars Technica rapporte qu'il fonctionnera seulement quelques mois. Les deux médias divergent sur ce point, et Google n'a pas publié de chiffre qui tranche.

Google n'est pas seul à lever les yeux. Tom's Hardware note qu'Elon Musk, Jeff Bezos et Sam Altman ont tous vanté les centres de données orbitaux, que la Chine a déjà mis du calcul d'IA en orbite et qu'Intel détient un brevet dans ce domaine. L'attrait est simple : l'énergie solaire dans l'espace est ininterrompue, et le foncier, l'eau et les raccordements au réseau pour lesquels se battent les centres de données d'IA terrestres n'existent pas là-haut.

L'argument contraire est le coût. Un commentateur cité par Tom's Hardware a calculé que lancer un seul serveur dans l'espace pour réduire les coûts de refroidissement n'a pas grand sens quand un kilowatt ne suffit pas à alimenter une seule alimentation dans un serveur classique. Un autre commentateur soutenait que le but de l'expérience est d'apprendre comment le calcul dans l'espace pourrait fonctionner, et non d'être rentable dès le premier vol. Les deux réactions figurent sous le même article, et aucune n'est une position de Google.

Pendant ce temps, le réseau et les régulateurs

Le test orbital tombe une semaine où l'énergie des centres de données terrestres était déjà à la une. The Register rapportait le 25 septembre que le département de l'Énergie des États-Unis annonçait 5,25 milliards de dollars pour des améliorations du réseau, composés de 1,9 milliard de dollars de fonds fédéraux et de 3,35 milliards de dollars de financement partagé. Le programme couvre 31 projets dans 26 États et devrait libérer au moins 23 gigawatts de capacité supplémentaire, selon le département de l'Énergie.

L'argent n'est pas destiné à de la production nouvelle. Les projets visent à reconfigurer ou reconstruire plus de 1 500 miles de lignes de transport et à déployer des technologies d'amélioration du réseau, comme des capteurs et des dispositifs de contrôle des flux d'électricité, sur 21 000 miles d'infrastructures. Le secrétaire à l'Énergie des États-Unis, Chris Wright, a déclaré dans un communiqué que ces investissements « tireront davantage de l'infrastructure que nous avons déjà, feront circuler plus d'électricité sur le réseau et aideront à fournir une énergie abordable, fiable et sûre qui alimentera la prospérité américaine pour les décennies à venir ».

The Register cite aussi un avertissement de Moody's plus tôt en septembre : le rythme de construction des centres de données dépasse la vitesse à laquelle le réseau américain peut ajouter la capacité nécessaire. Moody's estime que la consommation électrique des centres de données américains atteindra 426 TWh d'ici 2030, soit près du double du chiffre de 2025, selon The Register.

Les régulateurs bougent aussi, et pas toujours dans le sens souhaité par les opérateurs. Ars Technica rapportait le 24 septembre que le New Jersey a infligé une amende de 1,1 million de dollars à DataOne pour avoir installé et exploité secrètement des générateurs à gaz, en violation de la loi de l'État sur le contrôle de la pollution atmosphérique. L'affaire a commencé avec des images thermiques par drone recueillies par The Guardian et Floodlight News en août, montrant 45 des 62 générateurs à gaz en fonctionnement.

Aucun des générateurs ne disposait des permis exigés pour les unités de 37 kilowatts ou plus, rapporte Ars Technica, alors qu'ils tournaient à 1 982 kilowatts, plus de 50 fois le seuil de l'État. Le département de la protection de l'environnement du New Jersey a déclaré que ces générateurs émettent du dioxyde de carbone, des oxydes d'azote, du monoxyde de carbone et d'autres polluants de combustion qui peuvent aggraver l'asthme, déclencher des crises cardiaques et causer des morts prématurées. Le commissaire du DEP, Ed Potosnak, a qualifié cette action de la plus importante jamais prise contre un centre de données dans le New Jersey. Il a déclaré que les centres de données ne seraient pas « construits ou exploités en toute impunité dans cet État ».

DataOne dispose de 45 jours pour demander des permis ou cesser ses opérations, mais peut continuer à faire tourner les moteurs pendant qu'elle les sollicite. Un porte-parole de l'entreprise a déclaré au New York Times que DataOne demanderait des permis atmosphériques pour les générateurs temporaires, qu'elle « désapprouvait » l'amende et que le site passait à des piles à combustible à faibles émissions. Les riverains cités par le Times n'étaient pas convaincus. Tiffany Leone-Vespa a demandé ce que le quartier avait respiré depuis que les générateurs tournaient sans permis. Steve Brown a qualifié l'arrangement de « ne demande pas la permission, demande seulement le pardon plus tard ».

Le fil qui relie les deux histoires est que l'énergie et la chaleur sont les contraintes, que la baie se trouve à Vineland, dans le New Jersey, ou en orbite terrestre basse. Au sol, les réponses sont jusqu'ici des mises à niveau du réseau, la reconfiguration des lignes, des piles à combustible et, dans le cas du New Jersey, une amende à sept chiffres. En orbite, la réponse est un radiateur, un cycle de service de 15 minutes et beaucoup de questions auxquelles un satellite de la taille d'un réfrigérateur doit commencer à répondre après le 1er octobre.