O Google acaba de colocar no espaço um satélite do tamanho de uma geladeira, parte de um projeto de pesquisa que a empresa espera poder abrir caminho para data centers de IA em órbita movidos a energia solar.
O protótipo do satélite possui quatro chips especiais chamados Tensor Processing Units, ou TPUs, que o Google projetou para aprendizado de máquina e já implantou em data centers na Terra. Os chips executarão uma versão do modelo Gemma AI da empresa por 15 minutos por vez devido a restrições de gerenciamento de calor, usando o modelo de peso aberto para responder a perguntas simples. Em um postagem no blogO Google disse que a missão avaliará como os TPUs lidam com “o estresse físico dos voos espaciais e a radiação e os extremos térmicos do espaço”.
O uso da IA cresceu acentuadamente nos últimos anos, alimentando a demanda por data centers. Na cúpula anual de desenvolvedores do Google em maio, o CEO Sundar Pichai disse a demanda por serviços de IA excede a oferta e ele espera que as despesas de capital este ano sejam de US$ 180 bilhões a US$ 190 bilhões – mais de seis vezes maiores que em 2022 – à medida que a empresa constrói infraestrutura de computação e desenvolve chips.
Numa altura em que a oposição à proliferação de centros de dados sedentos de energia na Terra é crescenteo Google é uma das poucas empresas que apresentam planos para colocá-los em órbita onde há energia gratuita virtualmente ilimitada e sem manifestantes.
“O sol consome quase toda a energia do nosso sistema solar. Todas as outras fontes de energia que a humanidade utiliza são apenas uma pequena fração de um por cento”, disse Travis Beals, diretor sênior e líder do Projeto Suncatcher. “Então, em certo sentido, este projeto trata de explorar a melhor maneira de usar a energia solar para executar a computação de IA.”
O satélite estará numa órbita sincronizada com o Sol, onde os seus painéis solares quase nunca estarão na sombra. Isso elimina a necessidade de carregar baterias pesadas ou energia reserva na espaçonave.
Em novembro passado, uma startup apoiada por capital de risco chamada Starcloud lançou uma nave espacial que carregava um chip Nvidia H100 a bordo e demonstrou uma versão do Gemini AI do Google do espaço. A SpaceX de Elon Musk também está trabalhando em data centers espaciais e tem disse espera começar a implantar “satélites orbitais de computação de IA” já em 2028.
O Google desenvolveu o satélite experimental em parceria com a empresa aeroespacial e de imagens de satélite Planet. Eventualmente, prevê aglomerados de satélites orbitando juntos para formar centros de dados baseados no espaço. Cada satélite carregará dezenas de chips TPU e se comunicará com os outros – e com a Terra – por meio de lasers. No próximo ano, a empresa planeja colocar mais dois satélites em órbita para testar sua conexão.
O satélite lançado hoje é um protótipo que Beals chamou de “um teste mínimo” para garantir que os chips possam funcionar no espaço. Um foguete da SpaceX o colocou em órbita e a Planet irá colocá-lo em funcionamento. Beal disse que o Google irá então iniciar e testar as TPUs. A meta é que a missão fique operacional por um ano.
Brandon Lucia, professor de engenharia elétrica e de computação na Universidade Carnegie Mellon, disse que a ideia parece “muito ficção científica”, mas grande parte da tecnologia foi comprovada em nível de pesquisa.
Ainda assim, existem enormes desafios. O calor é um grande problema. Os chips de computador esquentam e na Terra o calor pode ser dissipado pelo vento ou pela água. Isso não é possível no vácuo do espaço.
“Em um satélite em particular, usar mais energia para fazer os cálculos significa despejar mais calor no ambiente confinado dentro do satélite”, disse Lúcia.
Em sua postagem no blog, o Google chamado resfriar os chips “um desafio de pesquisa crucial” e descreveu algumas das abordagens nas quais está trabalhando, incluindo o uso de uma combinação de tubos e radiadores para dissipar o calor dos chips.
Beal disse que os radiadores são um dos componentes mais pesados da missão atual – uma desvantagem porque objetos mais pesados são mais caros para lançar – e sua equipe está trabalhando em maneiras de resfriar os chips com mais eficiência.
Lúcia ressalta que também há dúvidas importantes sobre a manutenção. Quando um chip apresenta defeito em um data center terrestre ou algo dá errado, um técnico pode entrar e consertar. Isso é mais difícil quando o data center está circulando centenas de quilômetros acima da Terra.
“Todos estes têm o seu custo e complexidade amplificados por um factor de 10, talvez um factor de 100. E por isso tem de haver uma grande recompensa”, disse Lúcia.
E também há questões ambientais. Embora os data centers espaciais funcionem com energia solar, os foguetes que os lançam funcionam com combustíveis à base de carbono. E eventualmente eles irão reentrar na atmosfera terrestre, potencialmente adicionando poluição à medida que queimam.
Elon Musk disse que o espaço é a “única maneira de dimensionar” os data centers para atender à demanda futura por IA. Mas a economia ainda é um ponto de interrogação. Os lançamentos são caros, os reparos são difíceis e a comunicação por laser através de centenas de quilômetros e através da atmosfera da Terra é mais lenta. E serão necessárias constelações de muitos satélites para igualar a capacidade computacional de um data center terrestre.
Beals disse que ele e sua pequena equipe pensam muito sobre essas questões. “Não ajuda muito se isso for tecnicamente possível, se sempre for muito caro para ser prático”, disse ele.
Ele acrescentou que é difícil saber quando os data centers baseados no espaço serão economicamente viáveis. “Não vejo que seja algo mais barato fazer isso nos próximos cinco anos. Acho que vai demorar mais do que isso”, disse ele.
E ele não acredita que os data centers espaciais substituirão os data centers terrestres tão cedo. “Acho que haverá casos de uso que farão mais sentido na Terra e casos de uso que farão mais sentido no espaço”, disse Beals. “No longo prazo, talvez o conjunto de coisas que você faz no espaço fique cada vez maior, até que seja onde a maior parte da computação esteja acontecendo. Mas acho que por muito tempo você terá ambos coexistindo.”
Todo o projeto, disse ele, é uma “viagem lunar”.
“Vai levar muito tempo”, disse ele. “Não será uma jornada completamente simples.”
O Google é um apoiador financeiro da NPR.
