Google Suncatcher: KI im All braucht 1.800 Starship-Starts

Google hat zum ersten Mal einen seiner eigenen KI-Chips in die Umlaufbahn gebracht. Ein Prototyp-Rechensatellit mit einer Google Tensor Processing Unit (TPU) an Bord startete mit einer SpaceX-Rakete von Kalifornien aus. Es ist der erste Hardwaretest von Project Suncatcher, dem Plan des Konzerns, große Rechencluster im Weltraum aufzubauen.

Am selben Tag veröffentlichte Google eine begutachtete Fassung seines Whitepapers zu Rechenzentren im Orbit. Das Papier legt dar, wie viel sich noch ändern muss, bevor die Idee praxistauglich wird, und vieles davon hängt davon ab, dass SpaceX' Starship weit häufiger fliegt als heute.

Was der Prototyp beweisen muss

Der Satellit wurde von Planet Labs auf einer seiner Standardplattformen gebaut. Seine Aufgabe ist eng umrissen: zeigen, dass eine TPU, Googles hauseigene Alternative zu Nvidias GPUs, im Orbit tatsächlich funktioniert.

Das läuft auf drei Dinge hinaus:

1. Dauerhaft ein Kilowatt Leistung bereitstellen.
2. Den Chip kühl halten.
3. Eine Reihe von Modellen ausführen und auf Ausfälle achten.

Sobald der Satellit in Betrieb genommen ist, wird die TPU in 15-minütigen Intervallen laufen. Die Begrenzung schützt die Energie- und Wärmesysteme des Satelliten, die nicht für einen Hochleistungsprozessor ausgelegt wurden.

"Wir haben am Boden getestet, aber wissen Sie, kein Test ist ganz so gut wie der Ernstfall", sagte Travis Beals, der Google-Manager, der Project Suncatcher leitet.

Für das kommende Jahr ist eine weitere Demonstration geplant. Sie soll mit zwei Satelliten arbeiten, die gezielter für anspruchsvolle Rechenaufgaben gebaut sind und größere Rechenlasten bewältigen können. Das Paar soll außerdem versuchen, über eine Laserverbindung zusammenzuarbeiten.

Nicht die einzige KI-Nutzlast an Bord

Derselbe SpaceX-Start brachte mehr als 100 Nutzlasten ins All, darunter Missionen von Satlyt und der Cowboy Space Company. KI im Weltraum ist längst nicht mehr die Idee eines einzelnen Unternehmens.

Googles Vorhaben unterscheidet sich im Zeithorizont. Beals nennt Suncatcher ein "langfristiges Mondprojekt". Das angestrebte Design ist ein Netz aus 81 Satelliten, die in enger Formation fliegen und parallel rechnen.

"Bandbreite und Latenz zwischen den TPUs sind wirklich, wirklich wichtig, wenn man eine Rechenlast über mehrere Racks hinweg ausführen will ... wir versuchen, nicht nur auf die heutigen Rechenlasten zu schauen, sondern darauf, wo sie in fünf Jahren stehen werden", sagte Beals.

Der lange Atem ist zum Teil eine Notwendigkeit. Die Raketen, die nötig wären, um Rechenzentren im Orbit zu vertretbaren Kosten auszubauen, gibt es noch nicht.

Die Startrechnung

Das Whitepaper, das in der Fachzeitschrift Joule erscheinen wird, gehört zu den gründlicheren öffentlichen Analysen dazu, wie Rechenleistung in den Orbit gelangen könnte. Die Autoren betonen, dass es sich nicht um eine Wirtschaftlichkeitsstudie handelt. Dennoch zeigt es, wie stark Google die Startkosten sinken sieht.

Wie andere Rechenzentrumsbetreiber setzt Google auf SpaceX. Der Konzern ist zudem ein bedeutender Investor bei SpaceX. Die Forscher argumentieren, SpaceX habe eine "Lernkurve" erreicht, die die Preise seit der Falcon 1 um etwa 20 % pro Jahr gesenkt habe. Auf dieser Grundlage halten sie Startpreise von rund 200 Dollar pro Kilogramm bis 2035 für eine realistische Erwartung.

Dorthin zu kommen, ist eine andere Frage. Ausgehend von der Nutzlastbilanz der Falcon 9 schätzt das Papier, dass Starship 370.000 Tonnen in den Orbit bringen müsste, um einer ähnlichen Kostenkurve zu folgen. Das entspricht etwa 1.800 Starts in zehn Jahren oder 180 pro Jahr, bei 200 Tonnen pro Flug.

Starship ist noch nie öfter als fünfmal in einem einzigen Jahr geflogen. Elon Musk hat angedeutet, dass 2029 ein Start pro Stunde möglich sein könnte, doch seine Zeitpläne haben sich in der Vergangenheit nur bedingt bewährt.

Strahlung scheint beherrschbar

Ermutigender ist der Befund zur Strahlung. Google musste Tests im Teilchenbeschleuniger wiederholen, nachdem sich herausgestellt hatte, dass die ursprüngliche Chipanordnung mehr Abschirmung bot, als die Hardware im Orbit hätte. Die Wiederholung ergab etwas mehr Fehler in der Logikschaltung des Chips.

Google ist weiterhin zuversichtlich, dass die TPUs über die fünfjährige Lebensdauer eines Satelliten große Inferenzlasten bewältigen können.

"Die Fehlerrate ist sehr niedrig, wenn man an typische Inferenzvorgänge denkt, oder? Etwa eins zu einer Million", sagte Beals. "Andererseits war sie schon problematisch, wenn man zum Beispiel einen gigantischen Trainingslauf machen will, bei dem viele Tausend Chips monatelang laufen."

Warum das wichtig ist

Die KI-Branche stößt am Boden an Grenzen: Strom, Kühlung und Fläche. Unternehmen stützen sich schon jetzt auf öffentliche Förderung, um Kapazitäten auf der Erde aufzubauen, wie Metas Steuergutschrift für Rechenzentren zeigt. Suncatcher ist Googles Wette darauf, dass ein Teil dieser Last irgendwann den Planeten verlassen könnte.

Die Strahlungsergebnisse deuten auf eine zweigeteilte Zukunft hin. Der Orbit könnte sich für Inferenz eignen, wo seltene Fehler verkraftbar sind. Lange Trainingsläufe passen dagegen schlecht, zumindest nach derzeitigem Stand. Bemerkenswert ist auch, dass Google eigene Chips testet und nicht die von Nvidia, im Einklang mit dem branchenweiten Bestreben, die Abhängigkeit von Nvidia zu verringern.

Der eigentliche Engpass ist nicht der Chip. Es ist die Startfrequenz, und die liegt weitgehend bei einem einzigen Unternehmen. Es lohnt sich zu beobachten, ob bei der Zwei-Satelliten-Demo im kommenden Jahr die Laserverbindung funktioniert und ob die Flugrate von Starship sich den Zahlen nähert, von denen Googles eigenes Papier ausgeht.