Google hat einen Kühlschrank-großen Satelliten in die Umlaufbahn gebracht, der vier speziell für künstliche Intelligenz entwickelte Computerchips trägt. Das Projekt ist als „Project Suncatcher“ bekannt und dient als erster Schritt hin zu Datenzentren im Orbit, die mit Sonnenenergie betrieben werden.
Der Satellit enthält vier Tensor Processing Units, oder TPUs, die Google für maschinelles Lernen entwickelt hat. Diese Chips laufen bereits in Rechenzentren auf der Erde. Im Moment werden sie eine Version von Googles Gemma KI-Modell für nur 15 Minuten gleichzeitig ausführen, aufgrund von Hitzegrenzwerten. Google sagte, die Mission werde messen, wie die TPUs „der physischen Belastung durch den Weltraumflug sowie der Strahlung und den thermischen Extremen des Weltraums standhalten“.
Warum Google nach oben schaut
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach KI-Dienstleistungen schnell gestiegen. Sundar Pichai, der CEO von Google, machte dies auf dem jährlichen Entwickler-Treffen seines Unternehmens im Mai deutlich. Er wies darauf hin, dass die Nachfrage nach KI-Dienstleistungen das Angebot übersteigt. Er sagte außerdem, dass er erwartet, dass die Kapitalausgaben dieses Jahr zwischen 180 und 190 Milliarden Dollar liegen werden – etwa das Sechs- bis Siebenfache dessen, was sie im Jahr 2022 waren – während das Unternehmen seine Rechenkapazität erweitert und an neuen Chip-Designs arbeitet.
Datenzentren auf unserem Planeten geraten zunehmend ins Visier von Kritikern, die sich gegen ihren Bedarf an Platz und Strom wehren. Hoch über der Atmosphäre hingegen ist Sonnenenergie nahezu unbegrenzt und es gibt niemanden, der gegen ihre Existenz protestieren könnte.
Die Sonne als Energiequelle
Travis Beals, der Senior Director und Leiter von Project Suncatcher, lieferte eine Erklärung für die Existenz der Initiative.
„Die Sonne gibt fast die gesamte Energie in unserem Sonnensystem ab. Alle anderen Energiequellen, auf die die Menschheit bisher zugegriffen hat, sind nur ein winziger Bruchteil davon“, sagte Beals. „In gewisser Weise geht es bei diesem Projekt darum, die beste Möglichkeit zu nutzen, Sonnenenergie zu nutzen, um KI-Berechnungen zu betreiben.“
Das Raumschiff wird eine sonnensynchrone Umlaufbahn einnehmen, was bedeutet, dass seine Solararrays fast immer der Sonne zugewandt sein werden. Aufgrund dessen wird das Fahrzeug kaum jemals ohne Sonnenlicht dastehen, sodass keine großen Batterien oder eine sekundäre Stromquelle benötigt werden.
Was als Nächstes passiert
Im November letzten Jahres brachte Starcloud ein Raumschiff in die Erdumlaufbahn, das einen Nvidia H100 Chip beinhaltete. Einmal in der Umlaufbahn operierte dieses Schiff eine Variante von Googles Gemini KI von oben der Erde aus.
SpaceX, geführt von Elon Musk, hat seinen eigenen Plan für Weltraum-Rechenzentren. Das Unternehmen erwartet, die Bereitstellung dieser Satelliten bereits 2028 zu beginnen, wobei „orbitale KI-Rechenzentrums-Satelliten“ der Name des Systems sein sollen.
Die Satellitenbildfirma Planet verbündete sich für diesen Start mit Google. Die Idee dahinter ist eine Gruppe von Satelliten, die zusammen die Erde umkreisen und als weltraumgestützte Rechenzentren dienen. Jeder würde Dutzende von TPU-Chips enthalten und über Laser mit der restlichen Gruppe und der Erde kommunizieren. Für das nächste Jahr ist geplant, zwei weitere Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, um zu prüfen, wie sie miteinander verbunden sind.
Chips testen
Der heutige Start schickt einen Prototyp-Satelliten in die Umlaufbahn. Beals bezeichnete ihn als „eine sehr minimale Testphase“, die dazu dienen soll zu überprüfen, ob die Chips im Weltraum betrieben werden können. Eine SpaceX-Rakete brachte ihn dorthin, und Planet wird ihn für den Einsatz vorbereiten. Google wird ihn einschalten und die TPUs auf ihre Leistungsfähigkeit prüfen. Der Plan sieht vor, dass die Mission ein ganzes Jahr dauert.
Brandon Lucia, ein Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Carnegie Mellon University, sagte, das Konzept klinge „sehr Science-Fiction“, obwohl ein Großteil der zugrunde liegenden Technologie bereits auf Forschungsebene demonstriert wurde.
Der schwierige Teil ist die Kühlung
Hohe Temperaturen stellen ein ernstes Problem für Hardware dar, insbesondere für Computerchips, die während des Betriebs erhebliche Wärme erzeugen. Auf unserem Planeten können natürliche Kühlmethoden wie Luftströme und Flüssigkeitsfluss helfen, diese überschüssige Wärme zu bewältigen. Aber diese gleichen Ansätze funktionieren nicht in der leeren, luftleeren Umgebung des Weltraums.
„Bei einem Satelliten bedeutet die Verwendung von mehr Leistung für die Berechnungen, dass mehr Wärme in die eingeschränkte Umgebung innerhalb des Satelliten abgegeben wird“, sagte Lucia.
In seinem Blogbeitrag bezeichnete Google die Kühlung der Chips als „eine entscheidende Forschungsherausforderung“. Das Unternehmen beschrieb mehrere Methoden, um dies zu erreichen, darunter Rohre und Radiatoren, die dazu dienen, Wärme von den Chips abzuleiten.
Laut Beals gehören die Radiatoren zu den schwersten Komponenten der aktuellen Mission, und dieses Gewicht hat seinen Preis: Schwerere Gegenstände kosten mehr, um ins All geschickt zu werden. Sein Team sucht nach besseren Möglichkeiten, die Chips zu kühlen.
Instandhaltung und Umwelt
Wartungsbedenken stehen ebenfalls im Raum. Ein menschlicher Arbeiter kann ein Datenzentrum auf der Erde betreten und einen defekten Chip reparieren. Die Aufgabe wird wesentlich schwieriger, wenn dieses Datenzentrum Hunderte von Meilen über der Erdoberfläche liegt.
Lucia sprach die Worte selbst und sagte: „All das hat seine Kosten und Komplexität, die sich um einen Faktor von 10, vielleicht sogar um einen Faktor von 100, vervielfachen. Und es muss also einen großen Gegenwert geben.“
Ein weiteres zu erwähgendes Problem betrifft die Umwelt. Die Raketen, die Satelliten ins All schicken, verwenden kohlenstoffbasierten Treibstoff. Mit der Zeit werden diese Satelliten durch die Erdatmosphäre zurücksinken und verglühen.
Die Wirtschaft des Orbit
Elon Musk hat gesagt, dass der Weltraum der „einzige Weg ist, um Datenzentren zu skalieren“, um der zukünftigen Nachfrage nach KI gerecht zu werden. Aber die Wirtschaftlichkeit ist noch unklar. Starts sind teuer, Reparaturen sind schwierig, und das Senden von Signalen per Laser über Hunderte von Meilen und durch die Erdatmosphäre ist langsamer. Es werden viele Satelliten benötigt, um die Rechenleistung eines einzelnen Datenzentrums auf der Erde zu erreichen.
Beals sagte, sein kleines Team denke viel über diese Fragen nach.
„Es hilft nicht viel, wenn dies technisch möglich ist, wenn es aber immer zu teuer sein wird, um praktikabel zu sein“, sagte er.
Es ist schwierig zu sagen, wann weltraumgestützte Datenzentren kosteneffektiv werden, sagte er.
„Ich sehe dies nicht als etwas an, bei dem es in den nächsten fünf Jahren billiger sein wird, dies zu tun. Ich denke, es wird länger dauern“, sagte er.
Es gibt keine Erwartung, dass weltraumgestützte Datenzentren in naher Zukunft die Datenzentren auf der Erde ersetzen werden.
„Ich denke, es wird Anwendungsfälle geben, die mehr Sinn auf der Erde machen, und Anwendungsfälle, die mehr Sinn im Weltraum machen“, sagte Beals. „Auf sehr lange Sicht werden vielleicht die Dinge, die man im Weltraum tut, immer größer und größer, bis dort der Großteil der Rechenleistung stattfindet. Aber ich denke, dass man lange Zeit beide Systeme nebeneinander existieren sehen wird.“
Das gesamte Projekt sei ein „Moonshot“, sagte er.
„Es wird lange dauern“, sagte er.
Wesentliche Fakten – TPUs: 4 pro Satellit – Missionslaufzeit: 15 Minuten pro Gemma KI-Sitzung – Investitionsausgaben: 180 Mrd. bis 190 Mrd. $, mehr als 6-fach gegenüber 2022 – SpaceX-Satelliten für KI-Rechenleistung im Orbit: voraussichtlich bereits 2028 – Missionsdauer: voraussichtlich ein Jahr lang betriebsbereit
Quellenmaterial: „Google startet Projekt Suncatcher, ein Schritt hin zu KI-Datenzentren im Weltraum“, NPR.
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