Kẻ bắt giữ mặt trời

Thời đại hiện nay là thời đại của trí tuệ nhân tạo (AI). Các đại gia công nghệ đua nhau tạo ra các mô hình AI thông minh hơn, hiểu biết nhiều hơn, xử lý nhanh hơn. Google cũng vậy. Nhưng bên cạnh cuộc đua tạo ra AI siêu việt hơn, họ đang lao vào một cuộc chiến khác có liên quan đến AI nhưng không phải tạo ra AI nhanh hơn!

Nhận thấy rằng các mô hình AI đòi hỏi lượng điện năng tiêu thụ và đất đai rất lớn cho trung tâm dữ liệu mặt đất, Google đưa ra dự án đưa hạ tầng tính toán lên vũ trụ giúp tận dụng nguồn năng lượng sạch không giới hạn và giảm tải cho hạ tầng Trái Đất. Dự án mang cái tên khá... ngông cuồng: Suncatcher Project (Kẻ bắt giữ mặt trời)!

Dự án Suncatcher là một sáng kiến ​​do Google đề ra nhằm khám phá tính khả thi của việc triển khai cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu trí tuệ nhân tạo trên quỹ đạo Trái đất tầm thấp. Dự án được trình bày như một nỗ lực thử nghiệm để đánh giá xem liệu các khối lượng công việc tính toán hiệu năng cao có thể được hỗ trợ trong không gian bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời liên tục hay không.

Dự án được nghiên cứu nội bộ trong vài năm và chính thức được công bố vào năm 2025. Dự án được hợp tác phát triển với công ty vệ tinh Planet Labs.

Nhân dịp phóng vệ tinh để đánh giá hiệu suất của bộ xử lý Tensor (TPU) của Google trong không gian vào cuối tháng 9 vừa qua, Google có bài viết sau đây để giới thiệu về dự án.

Đằng sau Dự án Suncatcher, tham vọng lớn của Google nhằm đưa AI vào vũ trụ

Tác giả: Travis Beals

Senior Director, Paradigms of Intelligence

Sau nhiều năm nghiên cứu, Dự án Suncatcher dự kiến ​​sẽ tiến hành thử nghiệm đầu tiên trên quỹ đạo, phóng một vệ tinh nguyên mẫu để đánh giá hiệu suất của Bộ xử lý Tensor (TPU) của Google trong không gian.

Được công bố năm ngoái, Dự án Suncatcher là một dự án nghiên cứu dài hạn đầy tham vọng, khám phá xem liệu không gian có thể một ngày nào đó trở thành nơi đặt cơ sở hạ tầng học máy có khả năng mở rộng hay không. Ở quỹ đạo Trái đất tầm thấp, các vệ tinh có thể tiếp cận ánh sáng mặt trời gần như liên tục, tạo ra lượng năng lượng mặt trời gấp tám lần so với trên Trái đất. Cuối cùng, có thể liên kết nhiều chòm sao vệ tinh với nhau, cho phép chúng quản lý khối lượng công việc AI lớn hơn khi đang ở trên quỹ đạo.

Những bước đột phá lớn thường xảy ra khi bạn bắt đầu từ mục tiêu cuối cùng và suy ngược lại. Trong trường hợp của chúng tôi, mục tiêu là đảm bảo những lợi ích to lớn của trí tuệ nhân tạo trong các lĩnh vực trọng yếu, từ chăm sóc sức khỏe đến khám phá khoa học, có thể đến được với tất cả mọi người, trong tương lai xa. Cũng giống như những nghiên cứu ban đầu về lái xe tự động và điện toán lượng tử cần nhiều năm thử nghiệm trước khi chúng ta có được các hệ thống thực tiễn, việc khám phá điện toán trong không gian bắt đầu bằng những bước đi có tính toán và thận trọng.

Biến ý tưởng đó thành hiện thực bắt đầu từ một câu hỏi cơ bản: Phần cứng AI của chúng ta có thể hoạt động trong không gian không? Nhiệm vụ ban đầu này trên tàu vũ trụ Transporter-18 trong chuyến bay chung với SpaceX được phát triển với sự hợp tác của Planet . Nó được thiết kế để thu thập dữ liệu trên quỹ đạo về cách các TPU của chúng ta xử lý các áp lực vật lý của chuyến bay vũ trụ cũng như bức xạ và nhiệt độ khắc nghiệt trong không gian.

Trong quá trình chuẩn bị cho lần phóng thử nghiệm sớm và hướng tới cột mốc tiếp theo vào năm 2027, nhóm dự án Suncatcher đã thảo luận về những điều chúng tôi hy vọng sẽ học được và những thách thức kỹ thuật phía trước trong một loạt video mới đi sâu vào khoa học đằng sau sứ mệnh này.

Sự sống còn của phần cứng

Một chuyến phóng tên lửa lên quỹ đạo Trái đất tầm thấp kéo dài khoảng 10 phút, trong thời gian đó tàu vũ trụ phải chịu rung động mạnh và gia tốc liên tục lên đến 10 lần lực hấp dẫn (lực G). Các thành phần riêng lẻ, chẳng hạn như chip TPU, thậm chí có thể chịu lực lớn hơn, lên đến 50 đến 100 g . Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm rung động bằng cách lắc mạnh vệ tinh theo cả ba trục để mô phỏng tần số của một vụ phóng tên lửa. Các thử nghiệm như thế này hiếm khi diễn ra theo đúng kế hoạch, vì vậy chúng tôi rất ngạc nhiên khi phần cứng chịu được lực tác động.

Khi các chip TPU được đưa lên vũ trụ, mức độ bức xạ bên ngoài bầu khí quyển Trái đất sẽ đặt ra một thách thức khác cần vượt qua. Các sự kiện mặt trời và tia vũ trụ có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các thiết bị điện tử, vì vậy nhóm của chúng tôi đã thử nghiệm TPU trong một cơ sở chùm tia proton tại Phòng thí nghiệm hạt nhân Crocker của UC Davis trong khi chạy các tác vụ trí tuệ nhân tạo. Trong quá trình thử nghiệm, chúng tôi đã theo dõi chặt chẽ để xem các lỗi, chẳng hạn như lỗi lật bit, sẽ ảnh hưởng đến khối lượng công việc của chúng tôi như thế nào. Kết quả ban đầu cho thấy TPU Trillium của chúng tôi hoạt động rất tốt và có thể chịu được tổng liều bức xạ ion hóa lớn hơn mức mà chúng sẽ nhận được trong một sứ mệnh không gian kéo dài năm năm.

Nhưng một số thứ chỉ có thể được thử nghiệm trong không gian. Việc đưa những chiếc TPU đầu tiên của chúng ta lên quỹ đạo vào tuần tới sẽ giúp chúng ta thu thập dữ liệu và kinh nghiệm để phục vụ cho các lần phóng tiếp theo.

Làm mát trong không gian

Làm mát các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo là một thách thức nghiên cứu quan trọng. Các TPU tạo ra một lượng nhiệt lớn trong một diện tích nhỏ, cần được tản nhiệt an toàn nếu không các chip sẽ có nguy cơ quá nóng. Nhưng trong không gian, không có luồng không khí. Trong môi trường chân không, bạn chỉ có thể tản nhiệt thông qua bộ tản nhiệt, điều này đòi hỏi một phương pháp hoàn toàn khác để làm mát các thiết bị điện tử.

Chúng tôi đang nghiên cứu một số phương pháp khác nhau cho việc này, bao gồm sự kết hợp giữa ống dẫn nhiệt và bộ tản nhiệt để làm mát các chip. Cho đến nay, nhóm của chúng tôi đã thử nghiệm công nghệ này trong buồng chân không nhiệt mô phỏng cả môi trường nhiệt và chân không trong không gian. Chúng tôi sẽ theo dõi xem hệ thống làm mát TPU mới của chúng tôi hoạt động như thế nào trong không gian và sẽ tinh chỉnh thiết kế khi chúng tôi thu thập thêm thông tin.

Kết nối vệ tinh

Các thiết kế vệ tinh trong tương lai sẽ mang theo hàng chục chip TPU và hoạt động theo cụm quanh Trái đất. Để duy trì băng thông cần thiết cho việc xử lý trí tuệ nhân tạo, mỗi vệ tinh phải biết cả vị trí của chính nó và vị trí tương đối so với các vệ tinh lân cận. Để làm được điều này, các vệ tinh sẽ liên lạc với nhau thông qua tia laser.

Công nghệ trong không gian đã tồn tại, nhưng hầu hết các hệ thống tiên tiến nhất đều được tối ưu hóa cho băng thông thấp trên khoảng cách lớn, trong khi laser của chúng tôi cần hoạt động ở băng thông rất cao trên khoảng cách cực ngắn. Duy trì kết nối cần thiết đòi hỏi độ chính xác phi thường, tương tự như việc bắn trúng mục tiêu có kích thước bằng đồng xu từ khoảng cách hàng dặm trong khi cả hai đầu đều đang chuyển động. Chúng tôi sẽ thử nghiệm công trình này vào năm 2027 khi đưa hai vệ tinh lên quỹ đạo.

Mới chỉ là sự khởi đầu

Việc khám phá không gian như một địa điểm khả thi cho điện toán AI có khả năng mở rộng sẽ không diễn ra ngay lập tức. Nó đòi hỏi kỹ thuật bài bản, bắt đầu bằng việc chứng minh phần cứng của chúng ta có thể xử lý được những thực tế vật lý và khó lường khi hoạt động trên quỹ đạo. Lần phóng đầu tiên này nhằm mục đích xem điều gì hiệu quả, xác định các điểm yếu và áp dụng những phát hiện đó vào các nhiệm vụ trong tương lai.

Mỗi công nghệ đột phá mà chúng tôi xây dựng tại Google đều bắt đầu bằng một mục tiêu táo bạo - và phương pháp làm việc ngược để giải quyết các vấn đề khó khăn trong suốt quá trình. Khi dự án đột phá mới nhất của chúng tôi chuẩn bị được đưa lên bệ phóng, nhóm của chúng tôi rất hào hứng chia sẻ những gì chúng tôi học được và những kiến ​​thức khoa học thúc đẩy công việc này tiến lên.

Google Blog - 24/09/2025