本文來自微信公眾號：字母AI，作者：苗正，編輯：王靖，題圖來自：視覺中國

谷歌馬上就要上天了。

皮查伊發(fā)長文宣布，將會在10月1日這天，啟動Suncatcher項目的第一次在軌測試，算力約等于地面一臺服務(wù)器。

早在去年11月，谷歌就已經(jīng)公開過Suncatcher項目。

它的定義是谷歌的“長期研究”，目標是探索如何把算力放到太空里規(guī)?；\行。在當時，谷歌宣布和衛(wèi)星公司Planet合作，計劃在2027年初先發(fā)射兩顆原型衛(wèi)星，用來驗證這個設(shè)想，以及衛(wèi)星之間能不能用激光互相通信。

都說算力的盡頭是能源，放在太空中，不僅能長時間接收更強的太陽能，還不用給服務(wù)器蓋數(shù)據(jù)中心。

然而這一切只是表象，Suncatcher背后，其實是谷歌建立之初就抱有的終極浪漫幻想，與現(xiàn)如今建立在AI之上的商業(yè)現(xiàn)實之間的一次交匯。

一、這是一個怎樣的項目？

準確地說，谷歌這次送上天的，是一顆代號為MVP（Minimum Viable Product，最小可行產(chǎn)品）的衛(wèi)星，搭乘SpaceX的Transporter-18順風車任務(wù)，由獵鷹9號火箭從加州范登堡太空軍基地發(fā)射，進入一條幾乎永遠被陽光照亮的低地球軌道。

衛(wèi)星大小和冰箱差不多，衛(wèi)星平臺由舊金山的衛(wèi)星成像公司Planet Labs提供。

衛(wèi)星里裝著4顆谷歌自研的TPU，加起來的算力總和，大約相當于地面上數(shù)據(jù)中心里的一臺服務(wù)器。

供電靠太陽能板，輸出約1千瓦，差不多夠一臺微波爐或吹風機。谷歌的計劃是，Suncatcher運行大約一年。而衛(wèi)星本身在軌道上最多能停留6年，之后會再入大氣層燒掉。

皮查伊表示，這次任務(wù)主要是測試硬件的性能和散熱，看看TPU能不能扛住發(fā)射、輻射和散熱這三大關(guān)。

軌道也是關(guān)鍵。

MVP進入的是一條“晨昏太陽同步軌道”（dawn-dusk SSO）。它讓衛(wèi)星始終貼著地球的晨昏線飛行，幾乎一直能被陽光照射。

在地面上，太陽能板要受光照強度、白天黑夜、陰天雨天的限制。但是放在外太空就不一樣了，太陽能的輻射更強，同樣一塊板能發(fā)出的電，最高可以達到地面的8倍，并且?guī)缀蹩梢赃B續(xù)供電。

谷歌計劃，將用81顆衛(wèi)星，排成一個半徑約1公里的陣列，平均軌道高度約650公里，再用激光星間鏈路（自由空間光通信）把它們匯聚成一個算力集群。

雖然軌道上的空間很大，但這些衛(wèi)星仍然要“擠”在一起。這是因為，要讓太空算力追平地面數(shù)據(jù)中心，衛(wèi)星之間的通信必須又快又穩(wěn)。

目前衛(wèi)星間的激光鏈路，速率大多在每秒1到100吉比特，而且是為“遠距離、低帶寬”設(shè)計的。

可是別忘了，谷歌的核心目的是訓(xùn)練AI，所以這個陣列需要“極短距離、極高帶寬”。

根據(jù)谷歌的預(yù)測，要跑分布式訓(xùn)練，單條鏈路需要達到每秒10太比特的聚合帶寬。距離拉近之后，所需的接收光功率大幅下降。

精度差不多相當于讓兩顆高速移動的衛(wèi)星，要在幾英里外對準對方一個硬幣大小的目標。

正如前文所提到的，把AI芯片送上太空，谷歌的工程師要過三關(guān)。

第一關(guān)是發(fā)射本身。火箭上天大約要飛10分鐘，衛(wèi)星會承受持續(xù)的加速，局部組件可能瞬間承受50到100倍重力加速度，還要熬過劇烈振動。

發(fā)射前，團隊把衛(wèi)星在三個軸向上都測試了一遍，以模擬火箭的振動頻率。

第二關(guān)是輻射。

太空里的宇宙射線和太陽活動，可能讓電子元件發(fā)生“位翻轉(zhuǎn)”。它指的是，單個粒子撞上來，就能把一個比特從0變成1，進而讓計算出錯。

為了對抗輻射，谷歌把TPU放進加州大學(xué)戴維斯分校的加速器里，用67 MeV的質(zhì)子束轟擊，同時讓它跑 AI 任務(wù)。

初步結(jié)果顯示，芯片扛住了相當于5年以上任務(wù)的輻射劑量。

不過顯存方面仍然出現(xiàn)了一些無法糾正的錯誤，谷歌表示，這個錯誤率“對推理來說大概可以接受”，至于對訓(xùn)練的影響，還需要繼續(xù)研究。

第三關(guān)是散熱。

太空是真空，沒有空氣對流，風扇完全沒用，而AI芯片發(fā)熱又極大。

因此，谷歌的方案，是用一層可變形的“導(dǎo)熱界面材料”把芯片接到鋁和銅做的熱管上，再把熱量導(dǎo)進一塊散熱板，輻射進太空。

問題在于，散熱板的能力是有限的。所以這次測試中，TPU只能斷斷續(xù)續(xù)地跑，每次大約15分鐘，跑完就得停機，等散熱板把熱量排掉。

谷歌會在這顆衛(wèi)星上跑Gemini模型來測試，但沒法讓它持續(xù)工作。

項目由谷歌高級總監(jiān)特拉維斯·比爾斯（Travis Beals）牽頭，他所在的部門名字叫“Paradigms of Intelligence”（智能范式）。

皮查伊強調(diào)，這是一塊通向“軌道數(shù)據(jù)中心”的墊腳石，并非一次產(chǎn)品發(fā)布。

2027 年，谷歌還計劃再發(fā)兩顆原型衛(wèi)星，專門驗證激光星間鏈路。

至于Suncatcher什么時候能從“項目”變成“產(chǎn)品”，皮查伊表示，那還得等很多年。

二、一切的動機是什么？

訓(xùn)練和運行大模型有多耗電，已經(jīng)不是什么秘密。

2026年，全球所有的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心廠商，都在滿世界找電。從美國弗吉尼亞的數(shù)據(jù)中心走廊，一路搶到愛爾蘭。地面上的電，能搶的都差不多了。

谷歌的思路是，與其在地面上搶電、搶地、搶水，不如去外太空找機會。

除了太陽能本身，太空里也沒有居民、沒有農(nóng)田、沒有社區(qū)反對，也省去了給服務(wù)器蓋數(shù)據(jù)中心、接電網(wǎng)、耗水冷卻的一整套麻煩。

谷歌在論文中表示，太陽輸出的功率，是人類總發(fā)電量的一百萬億倍以上。

Suncatcher的另一大特點，是它的模塊化。

在很多科幻作品里，太空的研究中心通常是“巨構(gòu)建筑”，體積非常大，里面裝滿了計算機。

但谷歌沒有選擇這個做法。并且論文里專門討論過這種“整體式”方案，結(jié)論是這種結(jié)構(gòu)得靠人或機器人在太空里現(xiàn)場組裝，碰撞規(guī)避更麻煩，結(jié)構(gòu)強度要求還會推高重量和復(fù)雜度。

谷歌的選擇是用一批更小的衛(wèi)星，保持很近的隊形編隊飛行。

這樣做的好處是可擴展性。需要更多算力，就多發(fā)幾顆衛(wèi)星，理論上可以像搭積木一樣無限往上堆，直到把整條晨昏軌道帶填滿。

理論上說得通，不代表經(jīng)濟上劃得來。

谷歌算過一筆賬，現(xiàn)在把一公斤載荷送進低地球軌道，成本大約在1500到2900美元之間。然而這個價格只是構(gòu)想的，具體情況還要看當次的發(fā)射需求，實際成本只可能會更高。

谷歌表示，要讓Suncatcher真正成立，成本得降到大約每公斤200美元。

為什么是200美元？

因為美國數(shù)據(jù)中心的用電成本，大約是每千瓦每年570到3000美元。如果發(fā)射成本能降到每公斤200美元，那么把發(fā)射成本攤到衛(wèi)星的整個壽命里，按每千瓦計算，就可能和地面數(shù)據(jù)中心的能源成本大致相當。

谷歌表示，實現(xiàn)每公斤200美元的目標需要兩個前提：SpaceX的星艦（Starship）順利投入使用，并且之后能做到一年發(fā)射180次。

因此，谷歌預(yù)計，至少要到2035年才能實現(xiàn)。

到那時，天基數(shù)據(jù)中心的發(fā)射和運營成本，按每千瓦每年算，就可能和同等規(guī)模地面數(shù)據(jù)中心的能源成本打個平手。

當然，到那時候，地面數(shù)據(jù)中心的用電成本本身也會變，可能更高，也有可能更低。

雖然2035年離我們很遙遠，但是太空競賽已經(jīng)打響了。

馬斯克早就說過，SpaceX“要做”太空數(shù)據(jù)中心。皮查伊發(fā)帖宣布MVP上天后，馬斯克回了他兩個火箭表情。

隨后馬斯克又說到：“太空中的算力總量，顯然會趨近于全部算力的100%。”

亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯也說過類似的話，他稱10年之后，太空里會出現(xiàn)吉瓦級的數(shù)據(jù)中心。前谷歌CEO埃里克·施密特收購了火箭公司Relativity Space，也要把數(shù)據(jù)中心送上天。

創(chuàng)業(yè)公司Starcloud已經(jīng)把一顆搭載英偉達H100的衛(wèi)星送進了軌道，并表示，有朝一日要建一座5吉瓦、橫跨4公里太陽能陣列的太空數(shù)據(jù)中心。

三、谷歌的MoonShot

如果只從商業(yè)角度理解Suncatcher，其實沒什么可講的。畢竟花大錢把芯片送上太空，難道就為了省點電？

因為商業(yè)只是它外面那層皮。真正讓這個項目得以成立的根源，是谷歌從創(chuàng)立之初就埋下的，一種叫“登月”（moonshot）的文化。

故事要從2005年講起。

那一年，斯坦福教授塞巴斯蒂安·特龍（Sebastian Thrun）帶著一群學(xué)生，造出一輛名為Stanley的無人車，參加了美國國防高級研究計劃局（DARPA）舉辦的大挑戰(zhàn)賽。

比賽要求無人車穿越一條位于加州、132英里的越野賽道。

Stanley跑完了全程，拿下冠軍，一戰(zhàn)成名。

在那場比賽的觀眾里，有谷歌的創(chuàng)始人拉里·佩奇和謝爾蓋·布林，據(jù)說還喬裝打扮了一番。

他們不只來看比賽，同時還準備來比賽里挖人。

2007年，佩奇就把特龍請進了谷歌，以及幾乎不受限制的資源。

特龍沒讓人失望。他給無人車裝的那套360度車載攝像系統(tǒng)，后來變成了谷歌街景（Street View）。2009年1月，他又發(fā)起了自動駕駛項目Project Chauffeur。這個項目，最終長成了今天的無人駕駛Waymo。

于是佩奇給了他一個史無前例的職位——谷歌第一位“其他事務(wù)總監(jiān)”（director of other）。專門去管那些“投資人看不懂、但很酷”的事情。

光有特龍還不夠。佩奇還看上了另一個人，阿斯特羅·泰勒（Astro Teller）。

泰勒是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的人工智能博士，在加入谷歌之前連續(xù)創(chuàng)業(yè)，做過可穿戴公司BodyMedia，也做過用AI做投資的基金Cerebellum Capital。

佩奇曾表示，他看中的，正是泰勒這份“把瘋狂點子變成生意”的履歷，于是把他招進來當“新產(chǎn)品總監(jiān)”。

1962年9月12日時任的美國總統(tǒng)肯尼迪在萊斯大學(xué)演講，“We choose to go to the moon in this decade”，即我們決定在10年里登月。時間到了1969年，阿波羅11號真上去了。

從此，moonshot這個詞在英語里就代表“公開、有期限、技術(shù)上離譜、但硬是調(diào)動資源干成”的那種宏大目標。

佩奇和布林都上過蒙臺梭利學(xué)校。佩奇曾表示：“我們都上過蒙臺梭利學(xué)校，我想正是那種‘不服從規(guī)則與命令、自我驅(qū)動、對世界不停發(fā)問、做事跟別人不太一樣’的訓(xùn)練，讓我們有點不一樣。”

2010年，谷歌內(nèi)部冒出一個半秘密的實驗室，即Google X，由泰勒和特龍牽頭，專門用來承載這種“登月”文化。

泰勒說，阿波羅計劃就是X的精神原型，把不可能變成可能。

他還總結(jié)出一條反直覺的規(guī)律，讓人去做一件好10倍的事，比讓人去做好10%的事更容易。因為10%的改進，還是在老路上跟所有人比拼聰明；而10倍的目標，會逼著人徹底換一條路。

后來Google X更是直接改名，成為了X，The Moonshot Factory（登月工廠）。正是如此，泰勒后來也被叫做“登月隊長”（Captain of Moonshots）。

X和普通的企業(yè)研究院不一樣。普通研究院忙著給母公司的主營業(yè)務(wù)做改進，X的任務(wù)，是去解決谷歌核心業(yè)務(wù)之外的難題。它不背營收指標，也不用按時交出產(chǎn)品。

這時候現(xiàn)在再回頭看Suncatcher，一切才順理成章了。

谷歌在官方博客里，明確把它和兩個“前輩”并列，分別是10多年前起步的量子計算和15年前的自動駕駛。

Suncatcher是谷歌登月傳統(tǒng)里的新成員。

它和它的前輩們一樣，在誕生之初看起來都很瘋。但也正是這種“先不管劃不劃算、先把不可能試一試”的文化，才是谷歌敢把服務(wù)器送上天的核心理由。

本文來自微信公眾號：字母AI，作者：苗正，編輯：王靖