Google lần đầu chạy thử AI trên vệ tinh ngoài không gian

Theo blog của Google, Google vừa hoàn thành thử nghiệm đầu tiên cho thấy bộ xử lý trí tuệ nhân tạo (AI) gắn trên vệ tinh có thể tiếp nhận yêu cầu, thực hiện tính toán và gửi kết quả trở lại Trái Đất. Đây được xem là một cột mốc ban đầu của Project Suncatcher, dự án nghiên cứu khả năng xây dựng hệ thống điện toán quy mô lớn trong không gian.

VỆ TINH LẦN ĐẦU TẠO PHẢN HỒI AI TỪ QUỸ ĐẠO

Nguyên mẫu vệ tinh được phóng ngày 1/10 trên tên lửa Falcon 9 của SpaceX, cùng chuyến bay với hơn 100 vệ tinh khác. Sau khoảng ba tuần đưa vào vận hành và kiểm tra các hệ thống, Google xác nhận thiết bị đã hoàn thành những thử nghiệm ban đầu. Đáng chú ý, bộ xử lý Tensor Processing Unit (TPU) trên vệ tinh đã có thể thực hiện các tác vụ học máy cơ bản ngay trên quỹ đạo.

Trong một khoảng thời gian liên lạc với trạm mặt đất, các kỹ sư Google gửi yêu cầu đến mô hình AI mã nguồn mở Gemma 4 được cài đặt trên vệ tinh. Yêu cầu khá đặc biệt: sáng tác một bài thơ về khung cảnh xung quanh trong không gian.

Hệ thống tiếp nhận câu lệnh, xử lý trực tiếp trên vệ tinh và tạo ra ba dòng thơ. Sau đó, kết quả được truyền trở lại Trái Đất, xác nhận quá trình xử lý đã diễn ra thành công.

Ngoài ra, Google còn thử nghiệm yêu cầu mô hình sáng tác thơ với chủ đề không gian. Các kỹ sư cũng sử dụng những câu lệnh khác để truy xuất dữ liệu đo đạc từ xa, qua đó kiểm tra các thông số vận hành của vệ tinh.

Điểm đáng chú ý của thử nghiệm không nằm ở nội dung bài thơ, mà ở việc toàn bộ quy trình xử lý được thực hiện trên quỹ đạo. Vệ tinh có thể nhận yêu cầu từ Trái Đất, sử dụng năng lực tính toán tích hợp để xử lý dữ liệu và truyền kết quả về trạm mặt đất, thay vì phải chuyển toàn bộ dữ liệu về các trung tâm xử lý dưới mặt đất.

Đây là bước kiểm chứng quan trọng đối với ý tưởng đưa một phần năng lực điện toán lên không gian. Nếu có thể mở rộng quy mô, các vệ tinh không chỉ đảm nhiệm chức năng thu thập và truyền dữ liệu mà còn có thể trực tiếp xử lý thông tin, tạo thành một hạ tầng tính toán phân tán trên quỹ đạo.

Tuy nhiên, thử nghiệm hiện tại mới chứng minh khả năng thực hiện những tác vụ học máy đơn giản. Để tiến tới một hệ thống điện toán không gian có quy mô lớn, Google vẫn phải giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật, trong đó có nguồn điện, khả năng kết nối giữa các vệ tinh và độ bền của phần cứng trước môi trường không gian.

BỨC XẠ KHÔNG GIAN VÀ BÀI TOÁN KẾT NỐI NHIỀU VỆ TINH

Vệ tinh thử nghiệm được trang bị bốn bộ xử lý TPU của Google, nhưng hệ thống cấp điện hiện chỉ cho phép vận hành một chip tại một thời điểm. Công suất phát điện của vệ tinh vào khoảng 1 kW, đồng thời giới hạn thời gian hoạt động của bộ xử lý.

Theo thiết kế hiện tại, mỗi phiên vận hành TPU kéo dài khoảng 20 phút trước khi nguồn năng lượng trở thành yếu tố hạn chế. Điều này cho thấy việc bảo đảm nguồn điện ổn định là một trong những thách thức khi đưa các hệ thống tính toán có hiệu năng cao lên quỹ đạo.

Bên cạnh năng lượng, Google đặc biệt quan tâm đến khả năng chống chịu của chip trước điều kiện môi trường khắc nghiệt ở quỹ đạo Trái Đất tầm thấp (LEO). Tại đây, thiết bị phải đối mặt với những biến động nhiệt độ lớn và bức xạ từ không gian.

Bức xạ là một rủi ro đáng kể đối với phần cứng máy tính thông thường. Các hạt năng lượng cao có thể gây ra hiện tượng đảo bit (bit flip), khiến giá trị được lưu trữ trong bộ nhớ bị thay đổi. Những lỗi này có khả năng làm sai lệch kết quả tính toán mà không nhất thiết kích hoạt các hệ thống giám sát thông thường.

Trước đó, Google đã tiến hành nghiên cứu tác động của bức xạ đối với chip bằng các máy gia tốc hạt trên mặt đất. Kết quả cho thấy những tác vụ suy luận AI có thể có khả năng chịu đựng tác động của bức xạ tốt hơn so với quá trình huấn luyện mô hình.

Dù vậy, các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm chưa thể thay thế việc kiểm chứng trực tiếp trên quỹ đạo. Vì thế, một trong những mục tiêu tiếp theo của Google là theo dõi khả năng hoạt động của chip trong điều kiện tiếp xúc liên tục với bức xạ, đồng thời đánh giá mức độ ổn định của các tác vụ tính toán trong thời gian dài.

Theo kế hoạch, Google dự kiến phóng thêm hai vệ tinh vào năm 2027 để tiếp tục phát triển Project Suncatcher. Hai vệ tinh này sẽ được thiết kế với khả năng tạo ra công suất điện lớn hơn, đồng thời thử nghiệm công nghệ liên lạc quang học giữa các vệ tinh.

Khác với phương thức truyền thông tin qua các trạm mặt đất, kết nối quang học cho phép những vệ tinh trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhau. Đây là điều kiện cần để hình thành mạng lưới điện toán không gian, trong đó nhiều bộ xử lý có thể phối hợp và chia sẻ các tác vụ tính toán.

Tham vọng của Google là phát triển một hệ thống các vệ tinh có khả năng phối hợp chặt chẽ, phân chia và xử lý khối lượng công việc trên quỹ đạo. Cách tiếp cận này khác với một số doanh nghiệp đang nghiên cứu điện toán không gian như Starcloud và Cowboy Space, vốn tập trung nhiều hơn vào việc triển khai các tác vụ suy luận AI trên từng vệ tinh riêng lẻ.

Dù vậy, khả năng thương mại hóa mô hình này còn phụ thuộc lớn vào chi phí đưa thiết bị lên quỹ đạo. Google nhận định tên lửa Starship có khả năng tái sử dụng hoàn toàn của SpaceX có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giảm chi phí triển khai hạ tầng điện toán không gian. Theo ước tính được đề cập trong nghiên cứu của Google, cần khoảng 1.800 chuyến bay Starship để đạt được mức giảm chi phí đáng kể.