Der Suchmaschinenriese hat nun einen seiner hochentwickelten Computerchips in die Erdumlaufbahn gebracht, an Bord einer Rakete, die von SpaceX in Kalifornien gestartet wurde. Dies ist der erste Fall, dass Google einen so fortschrittlichen Prozessor ins All schickt.
Der Satellit, der von Planet Labs gebaut wurde, trägt eine Google Tensor Processing Unit – das Konkurrenzprodukt des Unternehmens zu Nvidias GPUs. Der Test zielt darauf ab, zu beweisen, dass die TPU im Weltraum funktioniert. Das bedeutet, eine Kilowatt Leistung kontinuierlich bereitzustellen, den Chip zu kühlen und Modelle auszuführen, um zu sehen, ob etwas den Geist gibt.
„Wir haben Tests am Boden durchgeführt, aber es gibt keine Tests, die so gut sind wie das Echte“, sagte Travis Beals, der Google-Manager, der Projekt Suncatcher leitet, dem Plan des Technologiekonzerns, großflächige Rechencluster um die Erde herum im Orbit zu bauen.
Die ersten Tests des Satelliten
Nach dem Start wird der Satellit seine TPU in kurzen Sitzungen einschalten, die nicht länger als 15 Minuten dauern, um seine Strom- und Wärmemanagementsysteme nicht zu überlasten. Er verwendet ein generisches Design von Planet Labs, obwohl beide Unternehmen derzeit einen Prototyp entwickeln, der im nächsten Jahr fliegen soll und zwei speziell für die fortgeschrittene Verarbeitung entwickelte Satelliten umfasst. Diese kommenden Modelle werden versuchen, zusammenzuarbeiten und dabei eine Laser-Kommunikationsverbindung nutzen.
Diese SpaceX-Rakete transportiert mehr als 100 separate Nutzlasten, nicht nur Suncatcher. Der Start umfasst auch Missionen von Satlyt und der Cowboy Space Company.
Was die Google-Initiative von diesen Start-ups (und sogar von SpaceX selbst) unterscheidet, ist, dass es sich um ein langfristiges Projekt handelt. Der Fokus dieses „langfristigen Moonshots“, wie Beals es ausdrückt, liegt auf dem Aufbau der Weltraum-Infrastruktur und der KI-Workloads, die in der Zukunft existieren werden. Das Unternehmen sieht ein Netzwerk von 81 Satelliten vor, die in enger Formation fliegen und parallel verarbeiten.
„Die Bandbreite und die Latenz zwischen den TPUs sind wirklich, wirklich wichtig, wenn man versucht, eine mehrfach Rack-Workload auszuführen…wir versuchen, vorausschauend zu denken, nicht nur auf die Workloads, die heute existieren, sondern wo sie in fünf Jahren sein werden“, sagte Beals. Das liegt vor allem daran, dass die Raketen, die benötigt werden, um Orbital-Rechenzentren kosteneffizient hochzuskalieren, noch nicht existieren.
Das Papier hinter dem Start
Donnerstag war die Veröffentlichung einer von Fachleuten begutachteten Version von Googles Weißbuch über orbitale Datenzentren, einer der gründlichsten Untersuchungen, wie Computerhardware in die Umlaufbahn gelangt. Die Forschung soll in Joule erscheinen.
Ein bemerkenswerter Aspekt des Papiers ist Googles Sichtweise auf den Zugang zum Weltraum. Obwohl die Forscher betonen, dass ihre Analyse nicht als eine wirtschaftliche Machbarkeitsstudie dient, gibt sie einen aufschlussreichen Einblick, wie das Unternehmen sich vorstellt, dass Raketen im Laufe der Zeit günstiger werden.
SpaceX ist der Startdienstleister, auf den Google sich verlässt, um seine Raumfahrzeuge in die Umlaufbahn zu bringen, genau wie alle anderen Datenzentrumsunternehmen darauf angewiesen sind. Das Suchunternehmen ist auch ein wichtiger Investor in dem Raketenunternehmen.
Die Autoren argumentieren, dass SpaceX seit dem Start der Falcon 1-Rakete eine preisreduzierende „Lernkurve“ von etwa 20 % pro Jahr erreicht hat. Dieses Muster lässt vermuten, dass es vernünftig ist, davon auszugehen, dass das Unternehmen bis 2035 Startpreise in der Nähe von 200 US-Dollar pro Kilogramm liefern kann.
Wie 1.800 Starts aussehen
Um diese Entwicklung zu erreichen, schätzen die Autoren des Papiers, dass Starship 370.000 Tonnen Nutzlast in die Umlaufbahn bringen müsste. Das entspricht etwa 1.800 Starts in den nächsten 10 Jahren, oder 180 pro Jahr – und das, wenn es 200 Metrische Tonnen pro Mission fliegen kann.
SpaceX erwartet, deutlich mehr zu fliegen, als es je zuvor getan hat. Das betreffende Fahrzeug ist nur fünf Mal pro Jahr geflogen, und das ist eine geringe Zahl. Elon Musk hat gesagt, dass Starship bis 2029 eine Flugfrequenz von einer Stunde erreichen könnte, obwohl er auch andere Behauptungen aufgestellt hat, die sich nicht bewahrheitet haben.
| Fahrzeug | Aktueller Rekord | Zielrate |
|---|---|---|
| Starship | Fünf Starts pro Jahr | Stündliche Flüge bis 2029 (Musk) |
| Falcon 9 | Fliegt regelmäßig | 20-prozentige Lernkurve seit Falcon 1 |
Strahlungstests, die zweimal fehlschlugen
Googles aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Chips des Unternehmens eine gute Chance haben, den rauen Bedingungen des Weltraums zu widerstehen. Das Unternehmen musste Tests in einem Teilchenbeschleuniger wiederholen, nachdem festgestellt worden war, dass die Anordnung der Chips mehr Schutz vor Strahlung bot, als sie im Orbit tatsächlich erwarten würden. Diese überarbeiteten Tests ergaben einige weitere Fehler in der Logikschaltung der Chips. Trotzdem ist Google davon überzeugt, dass seine Chips schwere Inferenz-Workloads während der fünfjährigen Lebensdauer eines Satelliten bewältigen können.
„Die Fehlerrate ist sehr gering, wenn man typische Inferenzoperationen betrachtet, also eins zu einer Million“, sagte Beals. „Andererseits war es bereits problematisch, beispielsweise einen sehr groß angelegten Trainingslauf durchzuführen, bei dem Tausende von Chips monatelang laufen würden.“
Die Kostenbetrachtung
Hier ist die Gegenüberstellung der Kostenprognosen der Zeitung:
- SpaceX hat die Startpreise seit dem Start der Falcon 1 Rakete um etwa 20 % pro Jahr gesenkt.
- Die Autoren erwarten, dass SpaceX bis 2035 200 Dollar pro Kilogramm erreichen wird.
- Um diese Entwicklung zu erreichen, müsste Starship 370.000 Tonnen Nutzlast in die Umlaufbahn bringen.
- Das ergibt etwa 1.800 Starts in den nächsten 10 Jahren, oder 180 pro Jahr.
- Starship ist noch nie mehr als fünfmal in einem Jahr geflogen.
Was die Autoren erwarten, ist ein Trend, nicht ein bereits existierendes Gerät. Ihre Wette basiert auf der Annahme, dass der Aufwärtstrend anhält. Sie geht davon aus, dass die stündliche Flugrate irgendwann eintreffen wird. Und sie geht davon aus, dass die Chips halten.
Was das für die Chips bedeutet
Das Unternehmen hat TPUs in den Orbit gebracht, um dort Inferenz-Workloads auszuführen. Während dieser Tests erwiesen sich die Chips als besser gegen Strahlung geschützt als vom Team prognostiziert, was tatsächlich mehr Fehler verursachte als erwartet. Dennoch bleibt die Fehlerrate für die meisten Inferenzaufgaben gering – ein Fehler von einer Million, wie Beals berichtete.
Wenn die Größe wächst, wachsen auch die Probleme. Ein massiver Trainingslauf, der monatelang auf Tausenden von Prozessoren läuft, generiert so viele Fehler, dass das gesamte System beginnt, auszufallen. Diese Grenze dessen, was gebaut werden kann, ist eine echte Beschränkung für das Design. Es bedeutet, dass das Hinzufügen weiterer Prozessoren zu einer Trainingsaufgabe nichts behebt – die Aufgabe funktioniert nicht mehr.
Die langfristige Wette
Beals beschrieb Suncatcher als einen „langfristigen Moonshot“. Das ist das richtige Wort dafür. Das Projekt setzt darauf, dass die Infrastruktur irgendwann eintreffen wird und dass sich die Wirtschaftlichkeit beweisen wird.
Die Autoren des Papiers setzen auf dieselbe Prognose. Sie wetten darauf, dass die Startkosten bis 2035 auf 200 Dollar pro Kilogramm sinken werden, wobei Starship 1.800 Starts durchführen muss, um diesen Punkt zu erreichen. Das stellt eine beträchtliche Anzahl von Flügen dar.
Aber die Mathematik funktioniert nur, wenn die Raketen tatsächlich fliegen. Und Starship hat noch nicht bewiesen, dass es das kann. Es ist fünfmal in einem Jahr geflogen. Es ist nicht 180-mal geflogen.
Es sind viele Aussagen von Musk gekommen. Eine davon war das Versprechen stündlicher Flugraten.
Die Such-Firma setzt auf eine Welt, in der Raketen in den Himmel steigen. Es ist jedoch unklar, ob diese Raketen jemals vom Boden abheben werden.
Ein Prototypensatellit ist heute gestartet worden, während eine Arbeit in Joule eine Projektion präsentiert, anstatt ein existierendes System. Keine der Starts, die erforderlich wären, um das gesamte Projekt in Betrieb zu nehmen, hat bisher stattgefunden.
Ob diese Ambition mit der Infrastruktur übereinstimmen wird, bleibt offen. Die Arbeit geht davon aus, dass dies der Fall sein wird. Der Rekord der Starship-Flüge deutet jedoch in die andere Richtung.
Google hat stark in SpaceX investiert. Es hat auch in sein eigenes orbitales Compute-Projekt investiert. Die beiden Wetten sind miteinander verbunden. Wenn SpaceX nicht kostengünstig starten kann, werden Googles Satelliten teuer. Wenn SpaceX kostengünstig starten kann, werden Googles Satelliten möglich.
Ob der Plan Erfolg haben wird, hängt davon ab, was als Nächstes passiert. Der heutige Start ist der erste Schritt, ein Satellit, der ins All geschickt wurde. Die Arbeit in Joule legt den Plan dar. Die Starts, die das gesamte System einrichten würden, haben noch nicht stattgefunden.
Quellenmaterial: „Google geht davon aus, dass SpaceX’s Starship 1.600 Mal starten muss, bevor Weltraum-Rechenzentren Realität werden“, TechCrunch.
Das Notizbuch abonnieren.
Die besten Geschichten des Tages und jedes neue Urteil, in klarem Deutsch, um sieben im Postfach. Eine Mail am Tag, nicht mehr.