Il data center orbitale di Google: 15 minuti di calcolo e un kilowatt di solare

Il satellite si chiama MVP. È grande più o meno come un frigorifero. Dentro ci sono quattro Tensor Processing Unit realizzate da Google, lo stesso silicio acceleratore che l'azienda usa nei server a terra per addestrare modelli e fare inferenza. Ars Technica ha riferito il 24 settembre che il lancio è fissato per il 1 ottobre, con un passaggio condiviso della missione Transporter-18 a bordo di un Falcon 9 di SpaceX. Tom's Hardware indica come base di lancio la Vandenberg Space Force Base, in California.

Google non ha costruito il veicolo spaziale. Secondo Ars Technica il satellite arriva da Planet Labs, azienda specializzata in immagini della Terra. Il piano iniziale prevedeva due satelliti personalizzati nel 2027, ma Google ha scelto di accelerare e ha montato il proprio hardware per l'IA su un satellite che Planet Labs aveva già assemblato per un test precedente. Tom's Hardware chiama l'iniziativa complessiva Project Suncatcher.

L'energia è quella di un microonde, il raffreddamento è un radiatore

Il bilancio energetico dice meglio di tutto quanto sia piccolo questo test. Ars Technica riporta che i pannelli solari forniscono circa un kilowatt, abbastanza secondo il sito per far funzionare un microonde o un asciugacapelli. Tom's Hardware dà la stessa cifra e osserva che le capacità del satellite somigliano a quelle di un singolo server terrestre. A terra un data center tiene in funzione migliaia di questi chip e assorbe megawatt. È proprio questo il motivo per cui il calcolo orbitale continua a tornare nei discorsi sull'IA.

Il raffreddamento è il problema più difficile, e entrambe le testate lo indicano come la questione aperta principale. Lo spazio ha i radiatori, ma sono costruiti per smaltire quantità di calore relativamente piccole, mentre gli acceleratori per l'IA ne producono molto di più. La risposta di Google, come la descrive Ars Technica, è uno strato di materiale termoconduttivo malleabile che collega ogni chip a tubi di calore in alluminio e rame. I tubi portano il calore a un radiatore che lo proietta nello spazio. Tom's Hardware segnala il vuoto evidente di questo progetto: in orbita non c'è aria, quindi il solito raffreddamento a ventole semplicemente non funziona.

Il risultato è un ciclo di lavoro, non un server. I chip funzionano a raffiche di circa 15 minuti, poi devono spegnersi e lasciare che i radiatori recuperino, secondo Ars Technica. Tom's Hardware descrive lo stesso limite come surriscaldamento che impone gli spegnimenti. Durante il test Google ha in programma di eseguire i modelli Gemini sulle TPU.

"Non ci aspettiamo, a essere del tutto franchi, di avere qualcosa di realmente operativo nei prossimi anni", ha detto al New York Times James Manyika, vicepresidente senior della ricerca di Google, secondo Tom's Hardware.

Manyika ha paragonato lo sforzo al programma delle auto senza conducente di Google, che secondo lui l'azienda stava testando circa 15 anni prima che qualcosa arrivasse sul mercato, riferisce Tom's Hardware. Con quel metro, la distanza tra un satellite con quattro chip e un data center orbitale funzionante è di circa 15 anni. Google ha detto di voler lanciare prossimamente una coppia di satelliti. Tom's Hardware riporta che i piani di lungo periodo hanno ipotizzato flotte collegate di oltre 80 satelliti, unite da collegamenti laser ad alta velocità che probabilmente richiederebbero lanci dedicati invece dei passaggi condivisi.

Radiazioni, bit flip e un'orbita di sei anni

Le radiazioni sono l'altro problema fisico. Tom's Hardware nota che nello spazio le radiazioni possono causare bit flip, cioè errori che cambiano il modo in cui i chip elaborano i dati, e che al momento Google risponde riavviando periodicamente i chip per resettarli. Ars Technica aggiunge che anche le vibrazioni e le forti accelerazioni durante il lancio rappresentano un rischio, e che si tratta delle stesse TPU che Google mette nei server di terra, non di componenti induriti alle radiazioni.

Il satellite gestirà richieste di IA per un massimo di un anno, secondo Tom's Hardware, ma resterà in orbita fino a sei anni prima che la gravità lo faccia scendere e bruciare al rientro. Ars Technica riporta che opererà solo per pochi mesi. Le due testate divergono su questo punto e Google non ha pubblicato un dato che lo chiarisca.

Google non è sola a guardare in alto. Tom's Hardware ricorda che Elon Musk, Jeff Bezos e Sam Altman hanno tutti parlato di data center orbitali, che la Cina ha già portato potenza di calcolo per l'IA in orbita e che Intel detiene un brevetto nel settore. L'attrattiva è semplice: nello spazio l'energia solare è continua, e il terreno, l'acqua e gli allacciamenti alla rete per cui i data center terrestri si fanno la guerra lassù non esistono.

L'obiezione è il costo. Un commentatore citato da Tom's Hardware ha calcolato che lanciare in orbita un singolo server per risparmiare sul raffreddamento ha poco senso, visto che un kilowatt non basta ad alimentare nemmeno un alimentatore di un server normale. Un altro commentatore ha sostenuto che lo scopo dell'esperimento è capire come potrebbe funzionare il calcolo nello spazio, non essere conveniente al primo volo. Entrambe le reazioni stanno sotto lo stesso articolo e nessuna delle due è una posizione di Google.

Intanto, la rete elettrica e le autorità

Il test orbitale arriva in una settimana in cui l'energia per i data center terrestri era già nelle notizie. The Register ha riferito il 25 settembre che il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha annunciato 5.250.000.000 di dollari per migliorare la rete, composti da 1.900.000.000 di dollari di fondi federali e 3.350.000.000 di dollari di compartecipazione ai costi. Il programma copre 31 progetti in 26 stati e secondo il Dipartimento dovrebbe liberare almeno 23 gigawatt di capacità aggiuntiva.

I soldi non servono a nuova generazione. I progetti puntano a riconduttorare o ricostruire oltre 1.500 miglia di linee di trasmissione e a installare tecnologie che migliorano la rete, come sensori e dispositivi di controllo del flusso di potenza, su 21.000 miglia di infrastrutture. Il segretario all'Energia Chris Wright ha detto in una nota che gli investimenti "faranno rendere di più le infrastrutture che già abbiamo, sposteranno più elettricità sulla rete e aiuteranno a fornire energia accessibile, affidabile e sicura che alimenterà la prosperità americana per decenni".

The Register cita anche un avvertimento di Moody's di inizio settembre: il ritmo di costruzione dei data center supera la velocità con cui la rete statunitense riesce ad aggiungere la capacità necessaria. Moody's stima che i consumi elettrici dei data center americani arriveranno a 426 TWh entro il 2030, quasi il doppio della cifra del 2025, secondo The Register.

Anche le autorità si muovono, e non sempre nella direzione gradita agli operatori. Ars Technica ha riferito il 24 settembre che il New Jersey ha multato DataOne per 1.100.000 dollari, colpevole di aver installato e fatto funzionare di nascosto generatori a gas in violazione dell'Air Pollution Control Act dello stato. Il caso è partito da riprese termiche con drone raccolte da The Guardian e Floodlight News in agosto, che mostravano 45 generatori a gas su 62 in funzione.

Nessuno dei generatori aveva i permessi richiesti per le unità da 37 kilowatt in su, riporta Ars Technica, nonostante funzionassero a 1.982 kilowatt, più di 50 volte la soglia dello stato. Il Dipartimento per la Protezione Ambientale del New Jersey ha detto che generatori del genere emettono anidride carbonica, ossidi di azoto, monossido di carbonio e altri inquinanti da combustione che possono peggiorare l'asma, scatenare infarti e causare morti premature. Il commissario del DEP Ed Potosnak ha definito il provvedimento il più severo mai adottato contro un data center nel New Jersey e ha detto che i data center non saranno "costruiti o gestiti nell'impunità in questo stato".

DataOne ha 45 giorni per chiedere i permessi o fermare le attività, ma può continuare a far funzionare i motori mentre li richiede. Un portavoce dell'azienda ha detto al New York Times che DataOne chiederà i permessi per l'aria per i generatori temporanei, che "non condivide" la multa e che il sito sta passando a celle a combustibile a basse emissioni. I residenti locali citati dal Times non si sono convinti. Tiffany Leone-Vespa ha chiesto che cosa abbia respirato il quartiere da quando i generatori hanno iniziato a funzionare senza permessi. Steve Brown l'ha definito un accordo del tipo "non chiedere il permesso, chiedi il perdono dopo".

Il filo che unisce le due storie è che energia e calore sono i vincoli, che il rack stia a Vineland, nel New Jersey, o in orbita bassa terrestre. A terra le risposte finora sono potenziamenti della rete, riconduttoramento, celle a combustibile e, nel caso del New Jersey, una multa a sette cifre. In orbita la risposta è un radiatore, un ciclo di lavoro da 15 minuti e molte domande a cui un satellite grande come un frigorifero dovrebbe iniziare a rispondere dopo il 1 ottobre.