Google angekündigt Projekt Suncatcher, eine Forschungsinitiative zur Beförderung von KI-Chips in den Weltraum an Bord solarbetriebener Satelliten mit dem Ziel, orbitale Rechenzentren einzurichten, die kontinuierlich Sonnenenergie nutzen, um den Energiebedarf und die Emissionen terrestrischer Rechenzentren zu decken.
Das Projekt stellt die Bemühungen von Google dar, Einschränkungen bei der Stromversorgung der KI-Infrastruktur auf der Erde zu überwinden. Herkömmliche Rechenzentren verbrauchen viel Strom, was zu erhöhten Kraftwerksemissionen und höheren Betriebskosten beiträgt. Durch die Verlagerung von Komponenten in den Weltraum möchte Google nahezu rund um die Uhr verfügbare Solarenergie nutzen. Satelliten im Orbit vermeiden nächtliche Unterbrechungen und atmosphärische Störungen und ermöglichen so eine gleichmäßigere Energieerzeugung. Dieser Ansatz steht im Einklang mit den umfassenderen KI-Entwicklungszielen des Unternehmens, bei denen die Rechenanforderungen weiterhin steigen.
Particulars zum Projekt erscheinen in a Vordruckpapier von Google veröffentlicht, in dem erste Fortschritte ohne Peer-Assessment beschrieben werden. Das Papier und ein Blogbeitrag betonen das Potenzial des Weltraums für die Erweiterung der KI-Fähigkeiten. Travis Beals, Senior Director für Paradigms of Intelligence bei Google, erklärte in dem Blogbeitrag: „In Zukunft könnte der Weltraum der beste Ort sein, um KI-Berechnungen zu skalieren.“ Diese Meinung spiegelt sich im Vorabdruck wider und unterstreicht den Fokus des Projekts auf Orbital-Computing.
Im Mittelpunkt des Projekts Suncatcher stehen die Tensor Processing Models (TPUs) von Google, die für KI-Workloads entwickelt wurden. Diese Einheiten würden die Erde auf Satelliten umkreisen, die mit Sonnenkollektoren ausgestattet sind. Die Panels im Weltraum erzeugen quick kontinuierlich Strom und erreichen eine achtmal höhere Produktivität als entsprechende Panels am Boden. Diese Effizienz beruht auf der ununterbrochenen Sonneneinstrahlung über der Atmosphäre, frei von Wetterschwankungen oder Tag-Nacht-Zyklen, die terrestrische Solaranlagen einschränken.
Die Kommunikation zwischen Satelliten stellt ein erhebliches technisches Hindernis dar. Um mit bodengestützten Rechenzentren konkurrieren zu können, müssen Intersatellitenverbindungen Datenübertragungsraten von mehreren zehn Terabit professional Sekunde unterstützen. Um eine solche Bandbreite zu erreichen, ist eine präzise Koordination erforderlich, wobei die Satelliten in Formationen positioniert werden müssen, die nur wenige Kilometer oder weniger voneinander entfernt sind. Beim derzeitigen Satellitenbetrieb werden größere Entfernungen eingehalten, daher erfordert diese Nähe erweiterte Manövrierfähigkeiten. Google identifiziert diese Nähe als wesentlich für den schnellen Datenaustausch in einem Konstellationsnetzwerk.
Die engeren Formationen bringen auch Risiken durch Weltraummüll mit sich. Vorhandener Orbitalschrott aus früheren Kollisionen bedroht bereits aktive Satelliten. Engere Gruppierungen erhöhen die Kollisionswahrscheinlichkeit und erfordern robuste Kollisionsvermeidungssysteme und eine kontinuierliche Überwachung von Trümmern in der Umlaufbahn. Google erkennt an, dass diese Herausforderungen für die Durchführbarkeit des Projekts von entscheidender Bedeutung sind und Innovationen beim Satellitendesign und der Flugbahnkontrolle erfordern.
Eine weitere Hürde für elektronische Komponenten stellt die Strahlenbelastung im Weltraum dar. Im Gegensatz zur Erdumgebung sind die Hardwarekomponenten in Umlaufbahnen intensiver kosmischer und Sonnenstrahlung ausgesetzt, was zu Leistungseinbußen führen kann. Google hat Assessments mit seinen neuesten Trillium-TPUs durchgeführt, um die Haltbarkeit zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einheiten einer ionisierenden Gesamtdosis, die mit fünf Jahren im Orbit vergleichbar ist, standhalten, ohne dass es zu dauerhaften Ausfällen kommt. Diese Bewertungen bestätigen die Widerstandsfähigkeit der TPUs unter simulierten Weltraumbedingungen und unterstützen ihren Einsatz in Langzeitmissionen.
Aufgrund der Begin- und Betriebskosten sind weltraumgestützte Systeme derzeit unerschwinglich. Die Analyse von Google prognostiziert jedoch Kostensenkungen im Laufe der Zeit. Bis Mitte der 2030er Jahre dürften sich die Ausgaben für den Begin und die Wartung eines Weltraum-Rechenzentrums eng an den Energiekosten einer vergleichbaren Erdanlage orientieren, gemessen auf der Foundation professional Kilowattjahr. Zu den Faktoren gehören sinkende Startpreise und verbesserte Effizienzen bei der Satellitenfertigung.
Um die Initiative voranzutreiben, arbeitet Google mit Planet zusammen, einem Erdbeobachtungsunternehmen. Die Companion planen eine gemeinsame Mission zur Bereitstellung von Prototyp-Satelliten bis 2027. Bei diesem Check wird die Hardwareleistung unter tatsächlichen Orbitbedingungen bewertet und Daten zu Stromerzeugung, Kommunikation und Strahlungseffekten gesammelt, um zukünftige Implementierungen zu verfeinern.