Test orbitalnego centrum danych Google: 15 minut chłodzenia i 1 kW z paneli

Satelita nazywa się MVP. Ma mniej więcej rozmiar lodówki. W środku siedzą cztery własne układy Tensor Processing Unit Google, ten sam krzem akceleratorów, którego firma używa w naziemnych serwerach do trenowania modeli i wnioskowania. Ars Technica podała 24 września, że start zaplanowano na 1 października w ramach misji Transporter-18 na rakiecie SpaceX Falcon 9. Tom's Hardware umieszcza miejsce startu w bazie sił kosmicznych Vandenberg w Kalifornii.

Google nie zbudowało samego statku. Według Ars Techniki satelita pochodzi od Planet Labs, firmy zajmującej się obrazowaniem Ziemi. Pierwotny plan zakładał dwa własne satelity w 2027. Google postanowiło działać szybciej i wcisnęło swój sprzęt AI do satelity, który Planet Labs złożyła już wcześniej na potrzeby innego testu. Tom's Hardware opisuje całe przedsięwzięcie jako Project Suncatcher.

Zasilanie jak w kuchence mikrofalowej, chłodzenie jak w kaloryferze

Bilans mocy najlepiej pokazuje, jak mały jest to test. Ars Technica podaje, że panele słoneczne dają około jednego kilowata, co według serwisu wystarcza do zasilenia kuchenki mikrofalowej albo suszarki do włosów. Tom's Hardware podaje tę samą wartość i zauważa, że możliwości satelity są zbliżone do jednego naziemnego serwera. Na ziemi centrum danych napędza tysiące takich chipów i pobiera megawaty. Właśnie dlatego obliczenia na orbicie wracają w rozmowach o AI.

Chłodzenie to trudniejszy problem i oba serwisy wskazują je jako największą otwartą kwestię. W kosmosie są radiatory, ale buduje się je tak, żeby odprowadzały stosunkowo niewiele ciepła. Akceleratory AI wytwarzają go znacznie więcej. Odpowiedzią Google, opisaną przez Ars Technikę, jest warstwa plastycznego materiału pośredniczącego, który łączy każdy chip z aluminiowymi i miedzianymi rurami cieplnymi. Rury przewodzą ciepło do radiatora, a ten wypromieniowuje je w przestrzeń. Tom's Hardware zwraca uwagę na oczywistą lukę w tym projekcie: na orbicie nie ma powietrza, więc zwykłe chłodzenie wentylatorami po prostu nie działa.

Efektem jest praca cykliczna, a nie serwer. Chipy będą działać seriami po około 15 minut, podaje Ars Technica. Potem muszą się wyłączyć i pozwolić radiatorom nadrobić zaległości. Tom's Hardware ujmuje ten sam limit jako przegrzewanie, które wymusza wyłączanie. Podczas testu Google zamierza uruchamiać modele Gemini na TPU.

"Nie spodziewamy się, mówiąc całkiem szczerze, żebyśmy w najbliższych latach mieli cokolwiek użytecznego w działaniu" - powiedział James Manyika, starszy wiceprezes Google ds. badań, w rozmowie z The New York Times, cytowany przez Tom's Hardware.

Manyika porównał to przedsięwzięcie do programu samochodów bez kierowcy Google, podaje Tom's Hardware. Powiedział, że firma testowała go mniej więcej 15 lat, zanim cokolwiek trafiło do sprzedaży. Według tego szacunku droga od satelity z czterema chipami do działającego centrum danych na orbicie zajmie około 15 lat. Google zapowiedziało, że następne w kolejce są dwa satelity. Tom's Hardware pisze, że długoterminowe plany mówiły o połączonych flotach ponad 80 satelitów. Łączyłyby je szybkie połączenia laserowe, które prawdopodobnie wymagałyby osobnych startów, a nie lotów w rideshare.

Promieniowanie, przekłamane bity i sześcioletnia orbita

Promieniowanie to drugi problem fizyczny. Tom's Hardware zauważa, że promieniowanie w kosmosie może powodować przekłamania bitów, które zmieniają sposób przetwarzania danych przez chipy. Obecną odpowiedzią Google jest okresowe restartowanie chipów, żeby je zresetować. Ars Technica dodaje, że wibracje i duże przeciążenia podczas startu też są ryzykiem. Zauważa również, że to te same TPU, które Google wkłada do naziemnych serwerów, a nie części odporne na promieniowanie.

Satelita będzie obsługiwał zapytania AI przez maksymalnie rok, podaje Tom's Hardware. W orbicie pozostanie do sześciu lat, zanim grawitacja ściągnie go w dół i spłonie przy wejściu w atmosferę. Ars Technica podaje, że będzie działać tylko kilka miesięcy. Serwisy różnią się w tym punkcie, a Google nie opublikowało liczby, która by to rozstrzygnęła.

Google nie jest samo w patrzeniu w górę. Tom's Hardware zauważa, że Elon Musk, Jeff Bezos i Sam Altman mówili o centrach danych na orbicie. Chiny już umieściły moc obliczeniową AI na orbicie, a Intel ma w tej dziedzinie patent. Zaleta jest prosta: energia słoneczna w kosmosie jest nieprzerwana. Ziemi, wody i przyłączy do sieci, o które walczą naziemne centra danych AI, tam po prostu nie ma.

Kontrargumentem jest koszt. Jeden z komentatorów cytowanych przez Tom's Hardware policzył, że wysyłanie pojedynczego serwera w kosmos, żeby obniżyć koszty chłodzenia, ma mało sensu. Jeden kilowat nie zasili nawet jednego zasilacza w zwykłym serwerze. Inny komentator przekonywał, że sens eksperymentu polega na sprawdzeniu, jak obliczenia w kosmosie mogłyby działać, a nie na opłacalności pierwszego lotu. Oba komentarze wiszą pod tym samym artykułem i żaden nie jest stanowiskiem Google.

Tymczasem sieć i regulatorzy

Test orbitalny wypada w tygodniu, w którym zasilanie naziemnych centrów danych już trafiło do wiadomości. The Register podał 25 września, że Departament Energii USA ogłosił 5,25 mld dolarów na modernizację sieci. To 1,9 mld dolarów funduszy federalnych i 3,35 mld dolarów wkładu własnego. Program obejmuje 31 projektów w 26 stanach, podaje Departament Energii. Ma uwolnić co najmniej 23 gigawaty dodatkowych mocy.

Pieniądze nie są na nowe źródła wytwarzania. Projekty mają wymienić przewody lub przebudować ponad 1 500 mil linii przesyłowych. Przewidują też wdrożenie technologii poprawiających pracę sieci, takich jak czujniki i urządzenia do kontroli przepływu mocy, na 21 000 mil infrastruktury. Sekretarz energii USA Chris Wright powiedział w oświadczeniu, że inwestycje "wycisną więcej z infrastruktury, którą już mamy, przeniosą więcej energii przez sieć i pomogą dostarczyć tanią, niezawodną i bezpieczną moc, która będzie napędzać amerykański dobrobyt przez kolejne dziesięciolecia".

The Register przytacza też ostrzeżenie Moody's z początku września. Moody's stwierdził, że tempo budowy centrów danych przewyższa szybkość, z jaką amerykańska sieć może dodawać potrzebne moce. Moody's szacuje, że zużycie energii elektrycznej przez centra danych w USA osiągnie 426 TWh do 2030, prawie dwukrotnie więcej niż w 2025, podaje The Register.

Regulatorzy też działają i nie zawsze w kierunku, który odpowiada operatorom. Ars Technica podała 24 września, że New Jersey ukarało DataOne grzywną 1,1 mln dolarów za potajemne zainstalowanie i eksploatację generatorów gazowych. Stan twierdzi, że jednostki naruszyły jego ustawę o kontroli zanieczyszczenia powietrza. Sprawa zaczęła się od termowizyjnego nagrania z drona, które w sierpniu zebrali dziennikarze The Guardian i Floodlight News. Widać na nim 45 z 62 generatorów gazowych w pracy.

Żaden z generatorów nie miał pozwoleń wymaganych dla jednostek o mocy 37 kilowatów i większej, podaje Ars Technica. Pracowały z mocą 1 982 kilowatów, ponad 50 razy powyżej progu stanowego. Departament Ochrony Środowiska New Jersey podał, że takie generatory emitują dwutlenek węgla, tlenki azotu, tlenek węgla i inne produkty spalania. Mogą one nasilać astmę, wywoływać zawały serca i powodować przedwczesne zgony. Komisarz DEP Ed Potosnak nazwał tę decyzję największą, jaką kiedykolwiek podjęto wobec centrum danych w New Jersey. Powiedział, że centra danych nie będą "budowane ani eksploatowane bezkarnie w tym stanie".

DataOne ma 45 dni na złożenie wniosków o pozwolenia albo zaprzestanie działalności, ale może dalej pracować na silnikach, dopóki się o nie stara. Rzecznik firmy powiedział The New York Times, że DataOne wystąpi o pozwolenia na emisję dla tymczasowych generatorów. Rzecznik stwierdził, że firma "nie zgadza się" z grzywną, a zakład przechodzi na ogniwa paliwowe o niskiej emisji. Mieszkańcy cytowani przez Timesa nie dali się przekonać. Tiffany Leone-Vespa zapytała, czym okolica oddychała od chwili, gdy generatory ruszyły bez pozwoleń. Steve Brown nazwał to układem "nie proś o pozwolenie, poproś o wybaczenie później".

Wspólny wątek obu historii jest taki, że ograniczeniem jest moc i ciepło. Dotyczy to zarówno szafy w Vineland w New Jersey, jak i niskiej orbity okołoziemskiej. Na ziemi odpowiedzią są na razie modernizacje sieci, wymiana przewodów, ogniwa paliwowe i, w przypadku New Jersey, siedmiocyfrowa grzywna. Na orbicie odpowiedzią jest radiator, 15-minutowy cykl pracy i mnóstwo pytań. Satelita wielkości lodówki ma zacząć na nie odpowiadać po 1 października.