谷歌TPU下周去太空 测试TPU硬件能否在太空中“存活”

来源：财联社

云计算和AI芯片大厂谷歌周四宣布，将在下周发射一颗搭载自研TPU的卫星升空，开始太空数据中心项目的首次在轨验证测试。

（来源：谷歌官网）

作为谷歌“太阳捕手项目”（Project Suncatcher）的关键一步，下周的任务主要将测试TPU硬件能否在太空中“存活”，包括撑过火箭飞行过程中的强烈振动，芯片等局部组件可能承受高达50至100G的加速度载荷；而进入地球轨道后，大气层外的环境也会对电子设备构成严峻挑战。

据悉，下周升空的卫星将搭载4颗TPU芯片，算力相当于一台数据中心里的服务器。不过卫星搭载的太阳能板只能为这些芯片提供大约1千瓦的电力——仅相当于一台电吹风的功率，但这已经足以让谷歌测试其芯片在太空中的性能。

太阳活动和宇宙射线可能干扰电子设备运行。为此，谷歌团队此前在加州大学戴维斯分校的质子束设施中，让TPU一边运行AI任务，一边接受辐射测试，观察比特翻转等错误对计算任务的影响。初步结果显示，谷歌TPU表现出较强的耐辐射能力，可承受超过五年太空任务预期水平的总电离剂量。

散热是另一道难关。TPU会在很小的面积内产生大量热量，而太空真空环境无法依靠空气流动带走热量。谷歌正在测试热管与辐射散热器相结合的方案，相关系统已完成热真空舱测试，接下来将通过在轨运行检验实际效果。

即便如此，原型卫星上的散热技术只能支持这些芯片连续运行大约15分钟，随后就需要关闭进行散热。

此次原型卫星任务由谷歌与卫星公司Planet Labs合作开发，预期将在下周四（10月1日）搭乘SpaceX的Transporter-18拼车发射任务升空。谷歌表示，首次试验旨在收集数据、识别故障点，并据此改进后续任务设计。

完成下周的发射后，谷歌下一步将展开太空数据中心的高带宽组网测试。

根据周四公布的计划，谷歌将在2027年把两颗卫星送入轨道，测试高带宽激光互联。未来设计拟让每颗卫星搭载数十颗TPU，组成协同处理AI任务的卫星集群。

谷歌表示，现有的星间通信系统都是为长距离传输低带宽数据而设计的。为了搭建太空数据中心，需要在极短的距离内实现高带宽的数据传输。要维持这样的连接，就需要极高的精确度，就好比在两个物体都在移动的情况下，从数公里外准确击中硬币大小的目标。

需要强调的是，谷歌对这个项目也没有“速成”的指望。

谷歌负责研究工作的高级副总裁詹姆斯·曼尼卡对媒体表示，“说实话，我们不认为在接下来的几年里就能开发出真正可用的产品。”

曼尼卡也把这项任务与公司研发无人驾驶汽车的尝试相提并论。他说：“还记得谷歌花了大约15年时间才取得成果吗？我觉得这次也会是同样的情况。”

幕后故事：创始人布林亲自拍板

“太阳捕手项目”是由现年51岁的谷歌副总裁兼“技术与社会”部门首席技术官布莱斯·阿圭拉·伊·阿卡斯（Blaise Agüera y Arcas）提出的，他也领导一个研究人工智能的团队。

大约三年前，阿卡斯参加了一个由企业家和人工智能研究员组成的聚会，会议的主题就是人工智能系统日益增长的能源需求问题。听完会议后，阿卡斯坚信，数据中心应该建在太空中，以更充分地利用太阳能供电。

随后阿卡斯很快将这个想法告诉了曼尼卡，后者虽然认为这行不通，但还是同意进行测试，以确定TPU芯片能否在太空中降温，并承受那里的辐射。

去年2月，谷歌开始将芯片送往位于加州戴维斯的克罗克核实验室，用那里的粒子加速器照射这些芯片，使其接受相当于五年太空任务预期水平的累计辐射剂量。

试验显示，辐射会导致芯片出现比特翻转现象。这种错误会改变电路的物理状态，从而使二进制代码从0变为1，或从1变为0。

但谷歌也发现，重新启动芯片通常就能解决翻转的问题。

去年5月，阿卡斯参加了由曼尼卡安排的会议，目的是向谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊推介进一步推进该项目的方案。令他惊讶的是，谷歌联合创始人谢尔盖·布林也出现在会议上。

据阿卡斯回忆，布林当时说：“好吧，这确实是个好主意，我们来看看该如何实施它吧。”

有了布林和皮查伊的支持，“太阳捕手项目”的进展开始加速。公司找到了曾投资过的卫星图像公司Planet Labs，委托该公司制造一颗能够将人工智能芯片送入太空的卫星。

Planet Labs的系统工程总监埃里克·史蒂文斯表示，谷歌希望尽快将卫星送入轨道，甚至愿意承担相应风险以实现这一时间表。为了加快速度，谷歌将自己的芯片安装到已准备好的Planet Labs卫星上，并开始对其进行测试。

除了定于明年发射的高带宽互联卫星外，谷歌还设想建造由80多颗卫星组成的卫星群，这些卫星将以紧密的队形飞行，并在处理人工智能相关任务时互相通信。同时，谷歌也在与设计师们会面，考虑打造一颗长度与一座足球场相当的定制卫星。

谷歌拒绝透露该项目的投资金额。公司此前曾测算称，如果发射价格到2030年代中期降至每公斤200美元以下，按每千瓦每年计算，太空数据中心的发射与运营成本可能与同等地面数据中心的能源成本大致相当。