谷歌近日宣布了一項(xiàng)極具創(chuàng)新性的計(jì)劃——構(gòu)建由太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的衛(wèi)星星座，這些衛(wèi)星將搭載自主研發(fā)的張量處理單元（TPU），共同組成軌道AI數(shù)據(jù)中心。谷歌高管在發(fā)布的博客文章中表示，太空或?qū)⒊蔀槲磥?lái)擴(kuò)展AI計(jì)算能力的理想場(chǎng)所。他們指出，太空中的太陽(yáng)能電池板發(fā)電效率是地球上的8倍，且能夠不間斷供電，這對(duì)于受能源限制的地面數(shù)據(jù)中心而言，無(wú)疑是一個(gè)極具吸引力的解決方案。

盡管前景光明，但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，發(fā)射能力是關(guān)鍵瓶頸。目前，即使像SpaceX這樣具備較強(qiáng)發(fā)射能力的企業(yè)，每年發(fā)射次數(shù)也有限，難以滿足大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施入軌的需求。發(fā)射成本同樣不容忽視。谷歌預(yù)計(jì)，到2030年代中期，發(fā)射價(jià)格可能降至每公斤200美元，但現(xiàn)階段的成本仍是這一目標(biāo)的十倍以上。只有在成本大幅下降后，太空數(shù)據(jù)中心的能源優(yōu)勢(shì)才能顯現(xiàn)。

數(shù)據(jù)傳輸是另一大難題。地面數(shù)據(jù)中心依賴光纖和銅線實(shí)現(xiàn)高速連接，而太空數(shù)據(jù)中心則需通過(guò)無(wú)線方式傳輸數(shù)據(jù)。谷歌計(jì)劃利用地球軌道的近真空環(huán)境，結(jié)合空間復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星間每秒數(shù)十太比特的傳輸速度。雖然該公司已證明800 Gbps光學(xué)系統(tǒng)可行，但這類系統(tǒng)能耗較高，且接收功率需達(dá)到傳統(tǒng)遠(yuǎn)程部署的數(shù)千倍。為解決這一問(wèn)題，谷歌提出讓衛(wèi)星以緊密編隊(duì)飛行，間距控制在幾公里甚至更短范圍內(nèi)。

在模擬實(shí)驗(yàn)中，谷歌設(shè)想了一個(gè)由81顆衛(wèi)星組成的集群，這些衛(wèi)星在海拔650公里處以100至200米的間距排列，整個(gè)陣列跨度約兩公里。然而，即使成功將硬件送入軌道，設(shè)備仍需適應(yīng)太空的極端環(huán)境。太空中的電離輻射對(duì)電子設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅，而地球的電磁場(chǎng)和大氣層為地面設(shè)備提供了天然保護(hù)。為此，谷歌正在研發(fā)抗輻射版本的TPU。

測(cè)試結(jié)果顯示，TPU v6e（代號(hào)Trillium）加速器在暴露于67兆電子伏光子束后，其高帶寬內(nèi)存模塊在累積劑量達(dá)到2 krad(Si)時(shí)出現(xiàn)異常。這一劑量幾乎是芯片在屏蔽環(huán)境中五年任務(wù)預(yù)期承受量的三倍。盡管如此，谷歌認(rèn)為現(xiàn)有設(shè)計(jì)已具備一定抗輻射能力，但仍需進(jìn)一步優(yōu)化。目前，該公司已在地球上進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，并計(jì)劃于2027年發(fā)射一對(duì)原型衛(wèi)星，以驗(yàn)證硬件和軌道數(shù)據(jù)中心的可行性。