Google ist gerade dabei herauszufinden, ob seine KI-Chips die Reise ins All überleben können. In einem am Mittwoch veröffentlichten Blog-Beitrag gab das Unternehmen bekannt, dass das Projekt Suncatcher, sein langjähriger Mondprojekt, um die Infrastruktur für maschinelles Lernen in die Umlaufbahn zu bringen, seinen ersten Test starten soll: Ein Prototyp eines Satelliten mit Google Tensor Processing Units (TPUs) wird an Bord der bevorstehenden Mitfahrmission Transporter-18 von SpaceX starten, die in Zusammenarbeit mit dem Satellitenbildunternehmen Planet entwickelt wurde.

Laut Google bringt das Team „nächste Woche unsere ersten TPUs in die Umlaufbahn“ und markiert damit den Moment, in dem das zwei Jahre alte Forschungsprojekt von Laborsimulationen in die Realität übergeht. Weitere Informationen zu dieser Geschichte finden Sie in unserer KI-Nachrichten.

Warum Google KI-Computing im Weltraum will

Das Projekt Suncatcher wurde letztes Jahr als langfristige Forschungsmaßnahme angekündigt, die untersucht, ob der Weltraum eines Tages eine skalierbare Infrastruktur für maschinelles Lernen beherbergen könnte. Im Kern geht es um Macht. Im niedrigen Erdorbit können Satelliten auf nahezu konstantes Sonnenlicht zugreifen und so nach Angaben von Google bis zu achtmal mehr Sonnenenergie erzeugen als eine entsprechende Anlage auf der Erde.

Das Endziel besteht nach Angaben des Unternehmens darin, mehrere Satellitenkonstellationen miteinander zu verbinden, damit sie im Orbit größere KI-Arbeitslasten bewältigen können. Google ordnet die Ambition in die gleiche Kategorie wie seine frühen Forschungen zu autonomem Fahren und Quantencomputing: Jahre des Experimentierens, bevor praktische Systeme entstehen.

Doch bevor es zu den Konstellationen kommt, kommen die Grundlagen, und die erste Frage, die der Prototyp beantworten muss, ist klar: Kann Googles KI-Hardware überhaupt im Weltraum funktionieren?

Den Start überleben: Vibration und G-Kräfte

Die Reise in den Orbit ist heftig. Ein Raketenflug in eine niedrige Erdumlaufbahn dauert etwa 10 Minuten, wobei das Raumschiff starken Vibrationen und anhaltenden Beschleunigungsbelastungen von bis zum Zehnfachen der Schwerkraft ausgesetzt ist. Einzelne Komponenten wie TPU-Chips können laut Blogbeitrag sogar noch größeren Kräften im Bereich von 50 bis 100 g ausgesetzt sein.

Die Ingenieure von Google führten Vibrationstests durch, indem sie den Satelliten in allen drei Achsen intensiv schüttelten, um die Frequenzen eines Raketenstarts nachzuahmen. Das Team stellte fest, dass solche Tests selten wie geplant verlaufen, und sagte, es sei angenehm überrascht, dass die Hardware standgehalten habe.

Strahlung: Der Protonenstrahltest

Im Weltraum wird Strahlung zur Hauptbedrohung. Sonnenereignisse und kosmische Strahlung können verheerende Auswirkungen auf die Elektronik haben, Daten verfälschen und Silizium beschädigen. Um das Risiko abzuschätzen, testete Google seine TPUs in einer Protonenstrahlanlage im Crocker Nuclear Laboratory der UC Davis, während auf den Chips aktiv KI-Workloads ausgeführt wurden, und beobachtete genau, wie sich Fehler wie Bit-Flips auf die Workloads auswirkten.

Die ersten Ergebnisse waren ermutigend. Google berichtet, dass seine Trillium-TPUs bemerkenswert gut standgehalten haben und eine höhere ionisierende Strahlungsdosis überstehen können, als sie während einer fünfjährigen Weltraummission erhalten würden. Dennoch räumt das Unternehmen ein, dass einige Dinge nur im Weltraum getestet werden können, und genau dafür dient die bevorstehende Orbitaldemonstration.

Kühlchips ohne Luft

Hitze ist das dritte ungelöste Problem. TPUs erzeugen auf kleinem Raum eine große Wärmemenge, und auf der Erde sind Rechenzentren auf den Luftstrom angewiesen, um diese Wärme abzutransportieren. Im Vakuum des Weltraums gibt es keine Luft. Die einzige Möglichkeit, Wärme zu verteilen, sind Heizkörper, die laut Google einen völlig anderen Ansatz zur Kühlung der Elektronik erfordern.

Das Team arbeitet an einer Kombination aus Wärmerohren und Kühlern zur Kühlung der Chips und hat die Technologie in einer thermischen Vakuumkammer getestet, die sowohl die thermische als auch die Vakuumumgebung des Weltraums simuliert. Die Leistung des Systems im tatsächlichen Orbit wird Einfluss auf zukünftige Designs haben.

Laser, Sternbilder und der Meilenstein 2027

Der Prototyp ist nur der erste Schritt. Dem Beitrag von Google zufolge werden zukünftige Designs Dutzende von TPU-Chips pro Satellit tragen, die in Clustern um die Erde fliegen. Um die für die KI-Verarbeitung erforderliche Bandbreite aufrechtzuerhalten, müssen die Satelliten miteinander verbunden werden, wobei Laserverbindungen mit hoher Bandbreite die Arbeit übernehmen, die Glasfaserverbindungen am Boden leisten.

Google sagt, es arbeite an seinem nächsten Meilenstein im Jahr 2027, wobei die Daten der Transporter-18-Mission als Grundlage für künftige Starts dienen sollen. Travis Beals, Senior Director of Paradigms of Intelligence bei Google Research, leitet die öffentliche Erklärung der Bemühungen, und das Unternehmen hat eine neue Videoserie veröffentlicht, die sich mit der Wissenschaft hinter der Mission und den verbleibenden technischen Herausforderungen befasst.

Ein Rennen jenseits der Rechenzentren der Erde

Google ist nicht der Einzige, der in den Himmel blickt. Die Idee orbitaler Rechenzentren hat in der gesamten Technologiebranche Interesse geweckt, da terrestrische Stromnetze unter den Anforderungen der KI-Berechnungen überlastet werden und die Startkosten weiter sinken. Was Project Suncatcher auszeichnet, ist, dass es nicht mehr konzeptionell ist: Innerhalb weniger Tage wird funktionierende TPU-Hardware entweder im Orbit überleben oder nicht.

Das Experiment ist bewusst klein angelegt. Ein Satellit, ein Mitfahrplatz und eine Liste von Fragen, die nur 500 Kilometer über der Erde beantwortet werden können. Aber wenn die TPUs ihre ersten Wochen im Weltraum unbeschadet überstehen, wird Google den ersten nachweisbaren Schritt getan haben, um einen bedeutenden Anteil der weltweiten KI-Rechenleistung dorthin zu bringen, wo die Solarenergie nie aufhört.

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