خطة جوجل للحوسبة الفضائية

تنتج الشمس طاقة تفوق 100 تريليون مرة إجمالي توليد الكهرباء لدى البشرية. وفي المدار، يمكن أن تكون الألواح الشمسية أكثر إنتاجية بثماني مرات من نظيراتها الموجودة على الأرض، وتولد الطاقة بشكل شبه مستمر دون الحاجة إلى تخزين البطاريات الثقيلة. دفعت هذه الحقائق فريقًا من الباحثين في Google إلى التساؤل عما إذا كان أفضل مكان لتوسيع نطاق الذكاء الاصطناعي ليس على الأرض على الإطلاق، بل في الفضاء؟

يتصور مشروع Suncatcher، أحدث مهمة فضائية لشركة Google، مجموعات من الأقمار الصناعية التي تعمل بالطاقة الشمسية ومجهزة بمعالجات ومتصلة بواسطة وصلات بصرية تعتمد على الليزر. يعالج هذا المفهوم أحد التحديات الأكثر إلحاحًا التي يواجهها الذكاء الاصطناعي، وهو متطلبات الطاقة الهائلة لأنظمة التعلم الآلي واسعة النطاق، من خلال الاستفادة مباشرة من مصدر الطاقة النهائي للنظام الشمسي. جديد”https://services.google.com/fh/files/misc/suncatcher_paper.pdf” الهدف=”_blank”> ورقة بحثية تصف شركة Google التقدم الذي أحرزته نحو معالجة المشكلة”https://phys.org/tags/technical+challenges/” rel=”tag”> التحديات التقنية.

سيعمل النظام المقترح في مدار أرضي منخفض متزامن مع الشمس، حيث تظل الأقمار الصناعية تحت ضوء الشمس المستمر تقريبًا. يعمل هذا الاختيار المداري على زيادة جمع الطاقة الشمسية إلى الحد الأقصى مع تقليل متطلبات البطارية. ومع ذلك، فإن جعل البنية التحتية للذكاء الاصطناعي في الفضاء قابلة للحياة يتطلب حل العديد من التحديات الهندسية الهائلة.

الأول يتضمن تحقيق سرعات اتصال على مستوى مركز البيانات بين الأقمار الصناعية. تتطلب أحمال عمل التعلم الآلي الكبيرة توزيع المهام عبر العديد من المعالجات ذات النطاق الترددي العالي والاتصالات ذات زمن الوصول المنخفض. يتطلب تقديم الأداء الذي يمكن مقارنته بمراكز البيانات الأرضية روابط تدعم عشرات تيرابايت في الثانية بين الأقمار الصناعية.

ويشير تحليل جوجل إلى أن هذا يمكن تحقيقه باستخدام تكنولوجيا تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف وتعدد الإرسال المكاني، ولكن فقط إذا كانت الأقمار الصناعية تطير في تشكيل ضيق للغاية، مفصولة بالكيلومترات أو أقل. لقد قام فريق البحث بالفعل بالتحقق من صحة هذا النهج من خلال عرض توضيحي على نطاق واسع نجح في تحقيق 1.6 تيرابايت في الثانية من إجمالي الإرسال.

ويمثل تحليق الأقمار الصناعية في مثل هذا التشكيل الضيق تحديًا خاصًا بها. عند الارتفاع المخطط له والذي يبلغ حوالي 650 كيلومترًا، ستتطلب الأقمار الصناعية الموضوعة على مسافة تقل عن كيلومتر واحد إدارة مدارية دقيقة. طورت Google عمليات محاكاة فيزيائية متطورة لتحليل كيفية تأثير مجال الجاذبية الأرضية والسحب الجوي على هذه الكوكبات المتجمعة بإحكام. وتشير نماذجهم إلى أن هناك حاجة إلى مناورات متواضعة فقط للحفاظ على التشكيلات المستقرة.

ربما من المفاجئ أن تبدو معالجات TPU التي تنتجها Google مرنة بشكل ملحوظ في التعامل مع ظروف الفضاء. أظهر اختبار Trillium v6e Cloud TPU أن الرقائق يمكنها تحمل جرعات إشعاعية تراكمية أعلى بثلاث مرات تقريبًا من المتوقع خلال مهمة مدتها خمس سنوات قبل إظهار المخالفات. أثبتت أنظمة الذاكرة ذات النطاق الترددي العالي أنها الأكثر حساسية ولكنها بدأت تواجه مشكلات فقط بعد جرعات تبلغ 2 كيلو راد، وهو أعلى بكثير من الـ 750 راد المتوقعة لمهمة محمية مدتها خمس سنوات.

ما إذا كان كل هذا منطقيًا من الناحية المالية يعتمد بشكل كبير على استمرار انخفاض تكاليف الإطلاق. ويشير تحليل جوجل إلى أنه مع المزيد من التحسينات في تكنولوجيا الإطلاق، قد تنخفض التكاليف إلى أقل من 200 دولار للكيلوغرام الواحد بحلول منتصف ثلاثينيات القرن الحالي. وبهذا السعر، فإن إطلاق وتشغيل مركز بيانات فضائي يمكن أن يصبح مشابهًا تقريبًا لتكاليف الطاقة لمنشأة مماثلة على الأرض.