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Suncatcher : Google envoie en orbite ses premiers TPU pour l’IA

The World Is Not Enough

Suncatcher : Google envoie en orbite ses premiers TPU pour l’IA

Cette semaine, Google va envoyer dans l’espace ses premiers TPU (des puces dédiées à l’intelligence artificielle). Il ne s’agit pour le moment que de récolter des informations sur l’état des puces, puis en 2027 ce sera au tour des communications entre satellites.

Le 1ᵉʳ octobre, la mission Transporter-18 de SpaceX décollera du Space Launch Complex 4E (SLC-4E) à Vandenberg en Californie. À l’intérieur, 130 charges utiles (cubesats, microsats, véhicules spatiaux…), dont le projet Suncatcher de Google, avec Planet Labs pour la conception du prototype.

Nous en parlions déjà il y a un an : le géant du Net va analyser « comment un réseau interconnecté de satellites alimentés grâce à l’énergie solaire et équipés de nos puces IA Tensor Processing Unit (TPU) pourrait exploiter toute la puissance du Soleil ».

Le lancement prévu jeudi est donc la première étape concrète de ce projet. But de l’opération : récolter des données. Google résume la situation : « certaines choses ne peuvent être testées que dans l’espace ».

10 minutes de « folie » avant d’arriver dans l’espace

Le décollage d’une fusée dure une dizaine de minutes avant d’arriver sur une orbite basse. Cette période est intense avec des « vibrations intenses ainsi que des accélérations atteignant jusqu’à 10 fois la force de gravité (ou force g) », rappelle Google.

L’entreprise ajoute que « certains composants, comme les puces TPU, peuvent être soumis à des forces encore plus élevées, allant de 50 à 100 g ». Ces pics sont causés par les vibrations et les chocs qui se produisent lors du décollage. Google a réalisé des tests en laboratoire, mais rien ne remplace l’expérience du terrain.

Voici une photo de la carte mère envoyée en orbite, avec quatre TPU dessus :

Les radiations et le refroidissement, deux enjeux importants

Une fois dans l’espace, un autre problème arrive : les radiations. Elles peuvent endommager les composants lors d’une longue exposition. Là aussi, Google a réalisé des tests en amont : « Les premiers résultats montrent que nos TPU Trillium affichent une résistance remarquable et peuvent supporter une dose totale de rayonnement ionisant supérieure à celle qu’ils recevraient durant une mission de cinq ans ». Mais les radiations peuvent aussi provoquer des inversions de bits (bit-flip) pendant les phases de calculs, et donc conduire à des erreurs.

En outre, on imagine souvent l’espace comme glacial, et on pourrait se dire que c’est idéal pour refroidir des puces. Pas si vite, car un satellite exposé au Soleil peut rapidement chauffer. Un exemple parlant avec les températures que peuvent subir les combinaisons spatiales des astronautes : entre - 157 et + 121 °C, selon la NASA.

À l’intérieur des machines, les « TPU génèrent une quantité importante de chaleur sur une petite surface […] Dans l’espace, il n’y a pas de circulation d’air, la dissipation thermique ne peut s’effectuer que par rayonnement (via des radiateurs) ». Google s’est lancé sur « une solution combinant caloducs et radiateurs pour refroidir les puces ». Après le passage dans une chambre à vide thermique, place à l’espace.

En 2027, des tests de communication entre satellites

Plus tard, en 2027, la communication entre deux satellites du projet Suncatcher sera testée. C’est un point crucial pour Google car les calculs liés à l’IA générative répartis entre plusieurs satellites nécessitent une forte bande passante, de l’ordre de 10 Tb/s.

L’entreprise va utiliser des lasers, une technologie spatiale déjà éprouvée, mais « la plupart des systèmes de pointe sont optimisés pour une faible bande passante sur de longues distances, alors que nos lasers doivent fonctionner avec une bande passante très élevée sur des distances extrêmement courtes », de l’ordre de « quelques centaines de mètres » entre les satellites.

Google a besoin d’une précision extrême selon son communiqué, de l’ordre de celle permettant d’atteindre « une cible de la taille d’une pièce de monnaie à plusieurs kilomètres de distance », avec les deux parties en mouvement.

Cette première étape ne vise donc qu’à démontrer que le matériel « peut résister aux réalités physiques et imprévisibles d’une exploitation en orbite ». Une série de vidéos a été mise en ligne pour l’occasion. C’est aussi l’occasion d’identifier les « surprises » qui peuvent arriver.

HPE avait connu quelques surprises avec ses serveurs en orbite

Ce n’est pas HPE qui dira le contraire avec des serveurs envoyés dans l’ISS (Spaceborne Computer). La situation n’est pas tout à fait identique puisque la Station spatiale internationale est pressurisée, des ventilateurs peuvent donc se servir de l’air pour dissiper la chaleur. Suncatcher sera dans le vide et n’aura pas cette possibilité.

Un exemple de surprise chez HPE : « En l’absence de pesanteur, les composants non attachés flottent à l’intérieur du châssis, y compris le câblage interne. Des fils se sont aventurés trop près des ventilateurs du système de refroidissement, ce qui a limé les fils pendant le fonctionnement, produisant des poussières à l’intérieur du système. Elles ont ensuite été capturées par les filtres ». À voir maintenant si Google proposera à la communauté un retour d’expérience aussi complet.

Google rappelle enfin que, « en orbite terrestre basse, les satellites peuvent accéder à une lumière solaire quasi constante, générant jusqu’à huit fois plus d’énergie solaire que sur Terre », de quoi profiter d’une électricité 100 % renouvelable (pour de vrai) avec une empreinte carbone sur la Terre nulle lors de l’utilisation des satellites.

Le coût d’un datacenter spatial comparable à un terrestre ?

L’électricité est captée en direct, le refroidissement ne prélève pas d’eau et ne rejette rien dans notre atmosphère. Reste tout de même la production des puces et leur envoi dans l’espace, deux postes à forte empreinte carbone. Il n’y a pas de recyclage, les satellites en basse altitude finissent par se désintégrer dans l’atmosphère.

Google a mené une étude de coût avant de se lancer : les prix des lancements « pourraient tomber à moins de 200 dollars par kg d’ici le milieu des années 2030 […] À ce prix, le coût de lancement et d’exploitation d’un centre de données spatial pourrait devenir à peu près comparable aux coûts énergétiques d’un centre de données terrestre équivalent ».

Commentaires (37)

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Il y a toujours un point qui me tracasse quand on parle de datacenters dans l'espace : ce sont des composants qui n'ont pas besoin d'eau pour être refroidis. Pourquoi est-ce qu'on ne peut pas faire la même chose (sans utiliser d'eau, donc), en gardant ces composants sur terre ? On économise le coût d'envoi dans l'espace.
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parce que le radiateur qui sert à refroidure rechauffe l'air autour de lui (l'energie radiative est absorbé), la ou dans l'espace ces radiations finissent majoritairement dans le vide spatial
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Rare sont les composants à avoir besoin d'eau dans un datacenter. Si l'eau est utilisée, c'est plus une méthode pour refroidir l'air (rafraichissement adiabatique) sans utiliser de clim. Si tu as une clim, pas besoin d'eau.
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c'est moi ou sur la dernière photo on voit clairement des ventilateurs ?
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C'est clairement des cartes de tests, vu que l'on montre la carte "reel" est qu'elle est en un seul bloc. Et dans leur video sur le site google ils expliquent qu'il faut 1,5m²/TPU donc ils sont limité par la taille des dissipateur spatiaux.
on les voit sur le coté de la boite (pleins de petite carrées)
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en orbite terrestre basse, les satellites peuvent accéder à une lumière solaire quasi constante
A condition que le soleil ne soit pas caché par la Terre, non ? Du coup une orbite spéciale et une vitesse particulière pour maximiser l'exposition au soleil ?
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Une orbite héliosynchrone crépusculaire peut-être ?
fr.wikipedia.org Wikipedia
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le mot-clé, c'est "peuvent" :D
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La prochaine fois que je regarderai les étoiles je pourrais me dire que l’ia c’est magnifique.
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Avant de mourir cramé par le trou dans la couche d'ozone grâce aux centaines de milliers de micro satellites que de vaillants entrepreneurs de la tech auront mis sur orbite pour satisfaire leur égo nous amener les services dont nous rêvions.
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Raté.

En vrai le trou dans la couche d'ozone était lié à l'émission dans l'atmosphère de CFC, qui ont fini par être interdits et qui permettent a la couche d'ozone de se réparer lentement.

C'est un des (trop) rares exemples ou une action coordonnée mondiale a permis de faire les choses pour le bien commun.
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Pas raté, @serpolet a bien précisé ce à quoi je me référais et qui a été quand même un peu présent dans les journaux.
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A l'heure où on dit que l'IA peut être un danger j'adore l'idée d'envoyer un datacenter hors de portée de toute intervention humaine. Concrètement en cas de compromission ou de perte de contrôle du moteur IA qui s'y trouve on fait quoi? On lui balance un missile?
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Ben on coupe la station de réception au sol. Il pourra faire des calculs pour simuler la fin du monde, mais s'il ne peut pas envoyer de consignes au sol pour les mettre en application on s'en fiche un peu...
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On espère qu'il ne pourra pas communiquer de façon imprévue et réorienter ses antennes ? Vu qu'on fait des "soft radio" et des "softs antennas" je me demande ce qu'il y aura comme matériel à bord...
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Ben il peut toujour réorienter ses antennes, s'il n'y a personne pour l'écouter au sol ça ne sert pas à grand chose... D'autant que la communication satellite en général les deux antennes sont pointées l'une vers l'autre, que ce soit une parabole ou une antenne électronique. Et autant l'émission du satellite peut couvrir des centaines de kilomètres carrés au sol, autant en général le pointage de l'antenne sol est assez précis.
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Comms entre terminaux mobile et satellites en 4G/5G?
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On lui balance un missile?
Je dirais oui, à part le coût du missile, il n'y a pas de problème techniquement insurmontable.
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Faut arrêter de regarder des nanars des années 80-90 :mdr2:
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Il y a quelques temps, quand on en parlait déjà ici, une personne (désolé je ne me rappelle plus qui) avait partagé ce lien que j’ai trouvé fort intéressant :
https://taranis.ie/datacenters-in-space-are-a-terrible-horrible-no-good-idea/

Est-ce vraiment possible de dissiper de la chaleur dans l’espace de façon pragmatique? Je n’arrive toujours pas à comprendre comment ils vont faire.
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Comme tous les satellites qui sont déjà dans l'espace : par rayonnement. La difficulté majeure c'est surtout que le satellite passe d'un extrême à l'autre en le jour et la nuit, ou même entre deux faces du satellite. Donc il faut refroidir à mort quand on est au soleil et 10 minutes plus tard quand on est à l'ombre mettre le chauffage à fond. Donc il faut des composants qui supportent une plage de variations brusques et importantes, et un système capable de refoidir autant que de chauffer...

fr.wikipedia.org Wikipedia
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Je me pose aussi la question de la maintenance des équipements ... Comment, ils vont gérer ?
Si une partie tombe en panne, il vire le "petit" datacenter spatial (d'où la nécessiter d'avoir de nombreux satellites qui travaillent ensemble) et le remplace par un nouveau ? Une nouvelle constellation à venir, que dis-je, plusieurs constellation vu qu'il y a concurrence ?
Car je vois mal aller remplacer une pièce dans ces satellites, ça couterait terriblement cher avec des temps d'attente pour de la dispo dans des lanceurs. Et, bien sur, prévoir des robots pour faire l'opération car envoyer des gens pour remplacer une barrette mémoire/CM/... dans un satellite, c'est prendre des risques inutiles.

Pour ce qui est du coût, j'ai un doute quand même, vu la quantité d'énergie cramée pour mettre en orbite les satellites. J'imagine même qu'au niveau fabrication il y aura + de consommation de matière première (pour la résilience et la dissipation de la chaleur) et donc d'énergie. Il restera à comparer le lancement + le satellite au coût en énergie/matière première pour le datacenter (la place qu'aurait pris ces quelques équipements) au niveau construction + exploitation
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Oui, ce sera des satellites consommables. C'est la même logique que pour les satellites de SpaceX : vu la vitesse d'évolution des technos, ils sont obsolètes au bout de 5 ans. Donc ce sont des satellites "low cost", prévus pour ne pas durer très longtemps, avec peu de carburant, légers, et répartis en constellation. Il vaut mieux quelques centaines de petits satellites qu'un seul gros : ça permet de baissser la qualité, en cas de panne on jette, et on renouvelle la flotte en continu avec un roulement sur la durée de vie courte du satellite. pour ce qui est du coût c'est noté dans la fin de l'article :
Google a mené une étude de coût avant de se lancer : les prix des lancements « pourraient tomber à moins de 200 dollars par kg d’ici le milieu des années 2030 […] À ce prix, le coût de lancement et d’exploitation d’un centre de données spatial pourrait devenir à peu près comparable aux coûts énergétiques d’un centre de données terrestre équivalent ».
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C'est le coût dans 10 ans, soit 2 générations de satellites si on en croit ton autre message, et avec du conditionnel partout. Pas très fiable et ça ne répond pas à la question du coût aujourd'hui qui est forcément (très ?) supérieur à ça.
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Un satellite ça se prépare quelques années à l'avance. Là ce qui est envoyé c'est des prototypes servant à tester le comportement et à le valider. Et il faut sécuriser les orbites, quitte à lancer les premiers à perte pour réserver la place. Exactement comme StarLink qui a déposé des demandes pour 10 fois plus de satellites qu'ils n'en utilisent actuellement. Avec les constellations qui se multiplient les orbites intéressantes sont de plus en plus chargées. Même chose pour les fréquences, surtout que là on parle de rappatrier des dizaine de Tbps donc il faut réserver la bande passante dans tous les pays où c'est possible. Là on a les protos, ensuite on aura une première génération à perte qui sécurisera les ressources et validera le concept opérationnel, avant de se rattraper sur les suivantes.
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alors que nos lasers doivent fonctionner avec une bande passante très élevée sur des distances extrêmement courtes », de l’ordre de « quelques centaines de mètres » entre les satellites.
:eeek2: quelques centaines de mètres entre les satellites ? Ils veulent nous cacher le ciel entier ou quoi?
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On arrive enfin à du hardware avec des calendriers de tests tenables.

Je reste convaincus que c'est une connerie, mais cet R&D va sans doute infuser vers les satellites de recherche genre ESA ou NASA. La capacité de calculs et stockage / communication est un facteur souvent limitant sur les ambitions des chercheurs, et là c'est un peu du lourd qu'on envoie en orbite "pour voir ce que ça donne".

Depuis le début de l'air spatial, on envoie des composants "durcis" voire carrément développés pour résister, et leur perfs sont en retrait de l'électronique grand public / industrielle.
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Aux premières loges pour nous calculer un Kessler !
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Pour la "surprise" de HPE

  • « En l’absence de pesanteur, les composants non attachés flottent à l’intérieur du châssis, y compris le câblage interne. Des fils se sont aventurés trop près des ventilateurs du système de refroidissement, ce qui a limé les fils pendant le fonctionnement, produisant des poussières à l’intérieur du système. Elles ont ensuite été capturées par les filtres »*


Ça me semble relever de l’amateurisme le plus complet quand même, non?
Ils n’auraient pas pu prévoir un truc pareil?
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Ils n’auraient pas pu prévoir un truc pareil?
Le problème des évidences a posteriori, c'est qu'elles sont évidentes à ce moment-là.
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Le problème des évidences a posteriori, c'est qu'elles sont évidentes à ce moment-là.
Mouais, pour certaines choses ok, mais le fait que des objets a priori anodins deviennent dangereux quand ils flottent, c'est pas un problème nouveau dans les missions spatiales.
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C’est aussi ce que je me disais justement.
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Disons que si on en est encore à découvrir qu'il faut attacher les câbles, on n'est pas prêts de les voir ces datacenters de l'espace.
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Je ne vois toujours pas en quoi ce n’est pas complètement con.
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Ça peut aussi arriver en pesanteur, en rotant l'ordinateur par exemple.
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Attention il faut manger plus sain !