پروژه بلندپروازانه Google با همکاری SpaceX؛ بررسی ایده ارسال دیتاسنترهای هوش مصنوعی به فضا

توسعه هوش مصنوعی با یک چالش اساسی به نام بحران تأمین انرژی روبه‌رو شده است و اکنون Google به راهکاری فکر می‌کند که بیشتر شبیه داستان‌های علمی‌تخیلی به نظر می‌رسد: فرستادن کامپیوترها به اعماق فضا.

طبق برنامه‌ریزی‌ها، Google قصد دارد هفته آینده در قالب پروژه‌ای آزمایشی موسوم به Project Suncatcher، نخستین پردازنده‌های تانسوری یا همان TPU خود را به مدار زمین پرتاب کند؛ پروژه‌ای با این هدف که آیا بخشی از زیرساخت‌های محاسباتی عظیم مورد نیاز هوش مصنوعی در نهایت می‌توانند سیاره زمین را ترک کنند یا خیر.

با این حال، Google هنوز یک دیتاسنتر کامل را راهی فضا نمی‌کند. این مأموریت اولیه بسیار کوچک‌تر طراحی شده و هدف آن پاسخ به یک پرسش بنیادین است: آیا همان تراشه‌هایی که Google برای پردازش‌های هوش مصنوعی استفاده می‌کند، می‌توانند از لرزش‌ها و فشار پرتاب راکت جان سالم به در ببرند و در برابر تابش‌های کیهانی و دمای بسیار شدید فضا به کار خود ادامه دهند؟

اگر این آزمایش موفقیت‌آمیز باشد، مسیر را برای پروژه‌های به‌مراتب بزرگ‌تر هموار خواهد کرد. چشم‌انداز نهایی این شرکت، تشکیل خوشه‌هایی از ماهواره‌های مجهز به پنل‌های خورشیدی و تراشه‌های هوش مصنوعی است که از طریق پیوندهای نوری پرسرعت به یکدیگر متصل شده‌اند. در این حالت، به‌جای احداث دیتاسنترهای غول‌پیکر دیگر روی زمین، بخشی از بارهای کاری هوش مصنوعی از نظر تئوری صدها کیلومتر بالاتر از سطح زمین پردازش خواهند شد.

شاید چنین ایده‌ای در نگاه اول عجیب به نظر برسد، اما منطق Google برای نگاه به آسمان کاملاً قابل درک است.

هوش مصنوعی به حجم سرسام‌آوری از زیرساخت نیاز دارد

انفجار هوش مصنوعی صرفاً رقابتی برای توسعه مدل‌های قدرتمندتر نیست، بلکه به نبردی نفس‌گیر برای تأمین توان پردازشی و برق مورد نیاز جهت اجرای آن‌ها تبدیل شده است.

شرکت Google در رویداد I/O سال جاری اعلام کرد سیستم‌هایش ماهانه بیش از ۳٫۲ کادریلیون توکن هوش مصنوعی پردازش می‌کنند که نشان‌دهنده رشدی هفت برابری نسبت به سال گذشته است. این شرکت پیش‌بینی می‌کند در سال جاری برای توسعه زیرساخت‌های پاسخ‌گوی این تقاضای عظیم، حدود ۱۸۰ تا ۱۹۰ میلیارد دلار در هزینه‌های سرمایه‌ای (CapEx) صرف کند.

این حجم از تقاضا به معنای تراشه‌های بیشتر، دیتاسنترهای گسترده‌تر و از همه مهم‌تر، مصرف سرسام‌آور برق است. پروژه Project Suncatcher این فرضیه را بررسی می‌کند که اگر Google بخشی از این معادله را به جایی منتقل کند که منبعی عظیم و بی‌پایان از انرژی وجود دارد، چه رخ خواهد داد؟

پاسخ این پرسش، خورشید است. به گفته Google، یک پنل خورشیدی مستقر در مدار مناسب می‌تواند تا هشت برابر یک پنل مشابه روی زمین انرژی تولید کند. همچنین پیکربندی‌های مداری ویژه به ماهواره‌ها اجازه می‌دهد تقریباً به‌طور پیوسته در معرض نور خورشید قرار گیرند و وابستگی خود به باتری‌ها را به‌شدت کاهش دهند.

به بیان دیگر، هدف Google این است که دیتاسنترهای هوش مصنوعی را تا جای ممکن به منبع اصلی تولید برق نزدیک کند.

گام نخست: آیا تراشه‌های هوش مصنوعی در فضا دوام می‌آورند؟

فاصله زیادی میان این ایده اولیه تا اجرای واقعی مدل‌هایی مانند Gemini در مدار زمین وجود دارد. نخستین مرحله از آزمایش Google در جریان مأموریت Transporter-18 شرکت SpaceX انجام خواهد شد و طی آن، ماهواره‌ای پیش‌نمونه که با همکاری شرکت Planet توسعه یافته است، تراشه‌های TPU را به مدار پایینی زمین (LEO) حمل خواهد کرد.

بنا بر اعلام Google، این ماهواره هنگام پرتاب شتاب مداومی معادل ۱۰ برابر گرانش زمین را تحمل خواهد کرد، در حالی که برخی قطعات ممکن است تحت فشاری بین ۵۰ تا ۱۰۰ برابر گرانش زمین قرار گیرند. علاوه‌بر این فشارهای فیزیکی، مسئله تشعشعات فضایی نیز چالش بزرگی است.

بدون محافظت جو زمین از قطعات الکترونیکی، پرتوهای کیهانی و فعالیت‌های خورشیدی می‌توانند در کارکرد سخت‌افزار اخلال ایجاد کرده و خطاهایی مانند تغییر تصادفی بیت‌ها (Bit Flip) را به دنبال داشته باشند.

شرکت Google پیش‌تر تراشه‌های Trillium TPU خود را در آزمایشگاه هسته‌ای کراکر در دانشگاه UC Davis زیر بار پردازش بارهای کاری هوش مصنوعی هدف تابش پروتون قرار داده است. طبق اعلام این شرکت، پردازنده‌ها توانستند دوز تابش یونیزان کل بیشتری نسبت به آنچه انتظار می‌رود در طول یک مأموریت پنج‌ساله دریافت کنند، تحمل نمایند.

پرتاب هفته آینده نشان خواهد داد که این سخت‌افزارها در محیط واقعی فضا چه عملکردی از خود نشان می‌دهند.

فضا مشکل غیرمنتظره دیگری هم دارد: دفع حرارت

استقرار تراشه‌های هوش مصنوعی در فضا اگرچه ممکن است یک چالش زیرساختی را حل کند، اما مشکل دیگری به وجود می‌آورد. دیتاسنترها حجم عظیمی از گرما تولید می‌کنند و به همین دلیل، خنک‌سازی یکی از حیاتی‌ترین بخش‌های زیرساخت هوش مصنوعی به شمار می‌رود.

شاید تصور شود سرمای محیط فضا این فرآیند را آسان‌تر می‌کند، اما در واقعیت چنین نیست.

فضا یک خلاء کامل است؛ به این معنی که هیچ جریان هوایی در اطراف یک تراشه داغ TPU وجود ندارد تا حرارت را با خود ببرد. در نتیجه، Google ناچار است این گرما را به رادیاتورهایی منتقل کند که قادرند حرارت را به شکل تابشی در فضا آزاد کنند.

این شرکت در حال آزمایش لوله‌های حرارتی و رادیاتورها درون محفظه‌های خلاء حرارتی روی زمین بوده است. مأموریت پیش‌رو نخستین فرصت مهندسان برای بررسی عملکرد این رویکرد خنک‌سازی در مدار زمین خواهد بود.

علاوه‌بر خنک‌سازی، چالش‌های مهندسی دیگری نیز وجود دارند. اگر Google بخواهد روزی ده‌ها یا صدها ماهواره را مانند یک ابرکامپیوتر واحد به کار بگیرد، این سیستم‌ها باید هنگام گردش با سرعت سرسام‌آور در مدار زمین، حجم عظیمی از داده‌ها را تبادل کنند. این شرکت قصد دارد از لیزرها برای برقراری ارتباط میان این ماهواره‌ها استفاده کند.

آزمایشی برنامه‌ریزی‌شده برای سال ۲۰۲۷ با مشارکت دو ماهواره، این فناوری ارتباط لیزری را مورد ارزیابی قرار خواهد داد.

پروژه Project Suncatcher همچنان در مرحله آزمایشی است

نباید انتظار داشت که اجرای مدل Gemini در آینده نزدیک به فضا منتقل شود. موانع بزرگی پیش‌رو هستند که حتی فراتر از مسائل فنی، به بحث هزینه‌ها مربوط می‌شوند.

برآوردهای تحقیقاتی Google نشان می‌دهد که هزینه پرتاب محموله‌ها به فضا باید به کمتر از ۲۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم کاهش یابد تا پرتاب و اداره یک دیتاسنتر مداری با هزینه‌های انرژی یک مرکز زمینی مشابه قابل رقابت باشد.

این شرکت برآورد می‌کند که هزینه‌های پرتاب احتمالاً در اواسط دهه ۲۰۳۰ میلادی به این سطح خواهد رسید، هرچند این موضوع صرفاً یک پیش‌بینی است و تضمینی برای آن وجود ندارد. ابهامات بی‌پاسخ فراوان دیگری از جمله قابلیت اطمینان، نحوه تعمیرات، پهنای باند ارتباط با زمین و فرآیند جایگزینی قطعات فرسوده نیز مطرح است.

بنابراین پرتاب هفته آینده Google آزمایشی مهم برای پاسخ به این سوال خواهد بود که آیا چنین آینده‌ای اساساً واقع‌بینانه است یا خیر. شاید در نهایت راهکار Google برای فرستادن دیتاسنترها به فضا غیرعملی از آب درآید، اما در دوران اوج هوش مصنوعی، ظاهراً طرح پرسش «چه می‌شود اگر دیتاسنتر را به فضا بفرستیم؟» آن‌قدر وسوسه‌انگیز و حیاتی بوده که پرتاب یک راکت را توجیه کند.