谷歌，准备升空

文 | 字母AI 谷歌马上就要上天了。 皮查伊发长文宣布，将会在10月1日这天，启动Suncatcher项目的第一次在轨测试，算力约等于地面一台服务器。 早在去年11月，谷歌就已经公开过Suncatcher项目。 它的定义是谷歌的“长期研究”，目标是探索如何把算力放到太空里规模化运行。在当时，谷歌宣布和卫星公司Planet合作，计划在2027年初先发射两颗原型卫星，用来验证这个设想，以及卫星之间能不能用激光互相通信。 都说算力的尽头是能源，放在太空中，不仅能长时间接收更强的太阳能，还不用给服务器盖数据中心。 然而这一切只是表象，Suncatcher背后，其实是谷歌建立之初就抱有的终极浪漫幻想，与现如今建立在AI之上的商业现实之间的一次交汇。 这是一个怎样的项目？ 准确地说，谷歌这次送上天的，是一颗代号为MVP（Minimum Viable Product，最小可行产品）的卫星，搭乘SpaceX的Transporter-18顺风车任务，由猎鹰9号火箭从加州范登堡太空军基地发射，进入一条几乎永远被阳光照亮的低地球轨道。 卫星大小和冰箱差不多，卫星平台由旧金山的卫星成像公司Planet Labs提供。 卫星里装着4颗谷歌自研的TPU，加起来的算力总和，大约相当于地面上数据中心里的一台服务器。 供电靠太阳能板，输出约1千瓦，差不多够一台微波炉或吹风机。谷歌的计划是，Suncatcher运行大约一年。而卫星本身在轨道上最多能停留6年，之后会再入大气层烧掉。 皮查伊表示，这次任务主要是测试硬件的性能和散热，看看TPU能不能扛住发射、辐射和散热这三大关。 轨道也是关键。 MVP进入的是一条“晨昏太阳同步轨道”（dawn-dusk SSO）。它让卫星始终贴着地球的晨昏线飞行，几乎一直能被阳光照射。 在地面上，太阳能板要受光照强度、白天黑夜、阴天雨天的限制。但是放在外太空就不一样了，太阳能的辐射更强，同样一块板能发出的电，最高可以达到地面的8倍，并且几乎可以连续供电。 谷歌计划，将用81颗卫星，排成一个半径约1公里的阵列，平均轨道高度约650公里，再用激光星间链路（自由空间光通信）把它们汇聚一个算力集群。 虽然轨道上的空间很大，但这些卫星仍然要“挤”在一起。这是因为，要让太空算力追平地面数据中心，卫星之间的通信必须又快又稳。 目前卫星间的激光链路，速率大多在每秒1到100吉比特，而且是为“远距离、低带宽”设计的。 可是别忘了，谷歌的核心目的是训练AI，所以这个阵列需要“极短距离、极高带宽”。 根据谷歌的预测，要跑分布式训练，单条链路需要达到每秒10太比特的聚合带宽。距离拉近之后，所需的接收光功率大幅下降。 精度差不多相当于让两颗高速移动的卫星，要在几英里外对准对方一个硬币大小的目标。 正如前文所提到的，把AI芯片送上太空，谷歌的工程师要过三关。 第一关是发射本身。火箭上天大约要飞10分钟，卫星会承受持续的加速，局部组件可能瞬间承受50到100倍重力加速度，还要熬过剧烈振动。 发射前，团队把卫星在三个轴向上都测试了一遍，以模拟火箭的振动频率。 第二关是辐射。 太空里的宇宙射线和太阳活动，可能让电子元件发生“位翻转”。它指的是，单个粒子撞上来，就能把一个比特从0变成1，进而让计算出错。 为了对抗辐射，谷歌把TPU放进加州大学戴维斯分校的加速器里，用67 MeV的质子束轰击，同时让它跑 AI 任务。 初步结果显示，芯片扛住了相当于5年以上任务的辐射剂量。 不过显存方面仍然出现了一些无法纠正的错误，谷歌表示，这个错误率“对推理来说大概可以接受”，至于对训练的影响，还需要继续研究。 第三关是散热。 太空是真空，没有空气对流，风扇完全没用，而AI芯片发热又极大。 因此，谷歌的方案，是用一层可变形的“导热界面材料”把芯片接到铝和铜做的热管上，再把热量导进一块散热板，辐射进太空。 问题在于，散热板的能力是有限的。所以这次测试中，TPU只能断断续续地跑，每次大约15分钟，跑完就得停机，等散热板把热量排掉。 谷歌会在这颗卫星上跑Gemini模型来测试，但没法让它持续工作。 项目由谷歌高级总监特拉维斯·比尔斯（Travis Beals）牵头，他所在的部门名字叫“Paradigms of Intelligence”（智能范式）。 皮查伊强调，这是一块通向“轨道数据中心”的垫脚石，并非一次产品发布。 2027 年，谷歌还计划再发两颗原型卫星，专门验证激光星间链路。 至于Suncatcher什么时候能从“项目”变成“产品”，皮查伊表示，那还得等很多年。 一切的动机是什么？ 训练和运行大模型有多耗电，已经不是什么秘密。 2026年，全球所有的超大规模数据中心厂商，都在满世界找电。从美国弗吉尼亚的数据中心走廊，一路抢到爱尔兰。地面上的电，能抢的都差不多了。 谷歌的思路是，与其在地面上抢电、抢地、抢水，不如去外太空找机会。 除了太阳能本身，太空里也没有居民、没有农田、没有社区反对，也省去了给服务器盖数据中心、接电网、耗水冷却的一整套麻烦。 谷歌在论文中表示，太阳输出的功率，是人类总发电量的一百万亿倍以上。 Suncatcher的另一大特点，是它的模块化。 在很多科幻作品里，太空的研究中心通常是“巨构建筑”，体积非常大，里面装满了计算机。 但谷歌没有选择这个做法。并且论文里专门讨论过这种“整体式”方案，结论是这种结构得靠人或机器人在太空里现场组装，碰撞规避更麻烦，结构强度要求还会推高重量和复杂度。 谷歌的选择是用一批更小的卫星，保持很近的队形编队飞行。 这样做的好处是可扩展性。需要更多算力，就多发几颗卫星，理论上可以像搭积木一样无限往上堆，直到把整条晨昏轨道带填满。 理论上说得通，不代表经济上划得来。 谷歌算过一笔账，现在把一公斤载荷送进低地球轨道，成本大约在1500到2900美元之间。然而这个价格只是构想的，具体情况还要看当次的发射需求，实际成本只可能会更高。 谷歌表示，要让Suncatcher真正成立，成本得降到大约每公斤200美元。 为什么是200美元？ 因为美国数据中心的用电成本，大约是每千瓦每年570到3000美元。如果发射成本能降到每公斤200美元，那么把发射成本摊到卫星的整个寿命里，按每千瓦计算，就可能和地面数据中心的能源成本大致相当。 谷歌表示，实现每公斤200美元的目标需要两个前提：SpaceX的星舰（Starship）顺利投入使用，并且之后能做到一年发射180次。 因此，谷歌预计，至少要到2035年才能实现。 到那时，天基数据中心的发射和运营成本，按每千瓦每年算，就可能和同等规模地面数据中心的能源成本打个平手。 当然，到那时候，地面数据中心的用电成本本身也会变，可能更高，也有可能更低。 虽然2035年离我们很遥远，但是太空竞赛已经打响了。 马斯克早就说过，SpaceX“要做”太空数据中心。皮查伊发帖宣布MVP上天后，马斯克回了他两个火箭表情。 随后马斯克又说到：“太空中的算力总量，显然会趋近于全部算力的100%。” 亚马逊创始人贝索斯也说过类似的话，他称10年之后，太空里会出现吉瓦级的数据中心。前谷歌CEO埃里克·施密特收购了火箭公司Relativity Space，也要把数据中心送上天。 创业公司Starcloud已经