Satelit uji Google membawa cip komputasi ke orbit

Sebuah satelit prototipe untuk komputasi orbit milik Google telah diluncurkan dari California dengan roket SpaceX. Misi ini menjadi kali pertama perusahaan teknologi tersebut mengirim salah satu cip canggihnya ke luar angkasa.

Satelit yang dibuat oleh Planet Labs itu dirancang untuk menguji apakah cip Tensor Processing Unit (TPU), prosesor khusus Google untuk pekerjaan kecerdasan buatan, dapat berfungsi di orbit. Uji coba ini juga akan memeriksa pasokan listrik, sistem pendingin, dan kemampuan cip menjalankan berbagai program tanpa mengalami gangguan serius.

Ini adalah pengujian di lingkungan sebenarnya: simulasi di Bumi berguna, tetapi tidak dapat sepenuhnya meniru kondisi luar angkasa. >— Travis Beals, eksekutif Google yang memimpin Project Suncatcher

Apa yang akan diuji di luar angkasa?

Cip komputer membutuhkan listrik dan menghasilkan panas saat bekerja. Karena itu, satelit perlu memasok daya berkelanjutan sekitar satu kilowatt—kira-kira setara dengan kebutuhan beberapa perangkat rumah tangga—sekaligus membuang panas agar cip tidak rusak.

Setelah siap beroperasi, TPU di satelit akan dinyalakan dalam sesi sekitar 15 menit. Pembatasan ini bertujuan mencegah sistem listrik dan pengelolaan suhu satelit bekerja terlalu berat. Tim juga akan menjalankan sejumlah model kecerdasan buatan untuk mengetahui apakah kinerjanya tetap stabil.

Satelit pertama menggunakan platform standar milik Planet Labs, bukan wahana yang dibuat khusus untuk pusat komputasi. Google dan Planet Labs sedang menyiapkan demonstrasi lanjutan yang direncanakan meluncur tahun depan, dengan dua satelit yang lebih dirancang untuk pekerjaan komputasi tingkat lanjut.

Kedua satelit masa depan itu akan mencoba bertukar data melalui komunikasi laser, yaitu pengiriman informasi memakai berkas cahaya. Cara ini berpotensi menghubungkan satelit dengan cepat, tetapi perlu diuji agar hubungan tetap andal saat wahana bergerak di orbit.

Roket yang sama membawa lebih dari seratus muatan dari berbagai misi, termasuk proyek perusahaan rintisan Satlyt dan Cowboy Space Company. Namun, Google membedakan programnya dengan menekankan riset jangka panjang, bukan hanya demonstrasi singkat.

Visi Google: jaringan 81 satelit yang bekerja bersama

Project Suncatcher membayangkan 81 satelit terbang dalam formasi rapat dan memproses pekerjaan secara paralel. Komputasi paralel berarti banyak cip mengerjakan bagian-bagian berbeda dari satu tugas pada waktu yang sama, mirip banyak pekerja membagi satu pekerjaan besar.

Salah satu tantangan utamanya adalah membuat cip-cip itu bertukar informasi dengan cukup cepat. Bandwidth (jumlah data yang dapat dikirim dalam satu waktu) dan latensi (waktu tunggu sebelum data sampai) sangat penting ketika banyak cip bekerja bersama dalam satu pekerjaan besar.

Sebagai gambaran, jika satu kelompok cip harus menunggu terlalu lama untuk menerima hasil dari kelompok lain, keseluruhan pekerjaan melambat. Hal itu dapat menjadi masalah untuk beban kerja yang tersebar di banyak rak komputasi, terutama jika satelit-satelitnya tidak dapat berkomunikasi secara cepat dan konsisten.

Google tidak hanya merancang sistem untuk pekerjaan kecerdasan buatan saat ini. Perusahaan ingin menilai kebutuhan komputasi yang mungkin muncul dalam lima tahun mendatang, ketika program kecerdasan buatan bisa memerlukan lebih banyak cip dan pertukaran data yang lebih intensif.

Pusat data orbit adalah kumpulan komputer yang ditempatkan di satelit, bukan di gedung di Bumi. Gagasan ini dapat mengubah cara sebagian pekerjaan komputasi dilakukan, tetapi tidak otomatis menggantikan pusat data darat: satelit tetap membutuhkan listrik, sistem pendingin, perbaikan, serta sambungan komunikasi dengan pengguna.

Mengapa biaya peluncuran menjadi penentu?

Google turut merilis versi tinjauan sejawat (kajian yang diperiksa pakar lain sebelum diterbitkan) dari makalah tentang pusat data orbit. Analisis itu membahas bagaimana perangkat komputasi dapat dibawa ke orbit, meski penulisnya menegaskan bahwa makalah tersebut bukan kajian kelayakan ekonomi.

Dalam perkiraannya, Google menilai biaya peluncuran dapat turun seiring bertambahnya pengalaman dan frekuensi penerbangan. Perusahaan memperkirakan SpaceX telah mencapai penurunan biaya sekitar 20% per tahun melalui proses pembelajaran sejak peluncuran roket Falcon 1.

Jika tren itu berlanjut, biaya mengirim satu kilogram muatan ke orbit berpotensi mendekati 200 dolar AS pada 2035. Angka tersebut penting karena pusat data orbit memerlukan banyak perangkat. Semakin mahal ongkos mengangkut setiap kilogram, semakin sulit membangun jaringan satelit dalam jumlah besar dengan biaya yang masuk akal.

Google juga merupakan salah satu investor besar SpaceX dan, seperti perusahaan pusat data lain, bergantung pada roket untuk mengirim wahana ke orbit. Karena itu, masa depan proyek ini terkait erat dengan kemampuan SpaceX meningkatkan kapasitas peluncuran sekaligus menurunkan biayanya.

Starship harus meluncurkan ratusan ribu ton muatan

Berdasarkan perhitungan yang mengacu pada jumlah muatan yang pernah diluncurkan Falcon 9, penurunan biaya yang sama akan membutuhkan Starship untuk membawa sekitar 370.000 ton muatan ke orbit. Dengan asumsi Starship dapat mengangkut 200 ton dalam setiap penerbangan, jumlah itu berarti sekitar 1.800 peluncuran dalam sepuluh tahun, atau rata-rata 180 kali per tahun.

Angka pada judul, sekitar 1.600 penerbangan, menggambarkan besarnya skala yang dibutuhkan, sementara perhitungan terperinci dalam uraian makalah menghasilkan perkiraan sekitar 1.800 penerbangan berdasarkan asumsi muatan tersebut. Keduanya menunjukkan tantangan yang sama: jumlah penerbangan harus meningkat jauh melampaui tingkat operasi saat ini.

Starship belum pernah terbang lebih dari lima kali dalam satu tahun. Mencapai 180 penerbangan tahunan akan menjadi lonjakan besar, bukan sekadar peningkatan bertahap. Wahana itu juga harus memenuhi asumsi bahwa setiap misi sanggup mengangkut muatan hingga 200 ton.

Elon Musk pernah menyatakan bahwa Starship dapat mencapai laju penerbangan setiap jam pada 2029. Namun, target tersebut masih merupakan proyeksi, bukan kemampuan operasional yang telah dibuktikan. Agar pusat data orbit terwujud, kendaraan peluncur perlu menunjukkan bahwa penerbangan berulang dapat dilakukan secara aman, andal, dan dengan biaya rendah.

Sasaran harga peluncuran yang rendah bergantung pada kemampuan Starship terbang jauh lebih sering daripada sekarang. Selama kapasitas dan frekuensi itu belum terbukti, perluasan pusat data orbit masih menghadapi hambatan besar.

Cip tampaknya mampu bertahan dari radiasi

Di luar tantangan peluncuran, Google juga menguji apakah TPU dapat bertahan dari radiasi luar angkasa. Radiasi adalah partikel berenergi tinggi yang dapat mengganggu rangkaian elektronik, seperti kilatan listrik yang sesekali mengubah hasil kerja sebuah cip.

Dalam pengujian menggunakan akselerator partikel (mesin yang mempercepat partikel untuk meniru sebagian kondisi radiasi), tim menyadari bahwa susunan cip memberi perlindungan lebih besar daripada yang akan dialaminya di orbit. Mereka kemudian mengulang pengujian dengan pengaturan yang lebih sesuai.

Pengujian ulang menghasilkan sedikit lebih banyak kesalahan pada rangkaian logika cip, bagian yang menjalankan perintah dan perhitungan. Meski demikian, Google memperkirakan cipnya dapat menjalankan beban inferensi besar selama masa pakai satelit, yang diperkirakan sekitar lima tahun.

Inferensi adalah tahap ketika model kecerdasan buatan menggunakan hasil pelatihannya untuk menjawab pertanyaan atau membuat prediksi. Menurut Beals, tingkat kesalahan yang rendah—sekitar satu dari sejuta dalam operasi inferensi tertentu—mungkin masih dapat diterima untuk banyak penggunaan.

Namun, kesalahan kecil menjadi lebih sulit ditoleransi dalam pelatihan berskala sangat besar. Jika ribuan cip bekerja selama berbulan-bulan, satu gangguan dapat mengganggu rangkaian pekerjaan dan memerlukan pemeriksaan atau pengulangan proses.

Langkah awal, bukan pusat data orbit yang siap beroperasi

Satelit uji ini belum membuktikan bahwa pusat data orbit dapat dibangun atau dijalankan secara ekonomis. Misinya lebih terbatas: menguji cip, daya, pendinginan, dan operasi komputasi dalam lingkungan yang tidak bisa sepenuhnya ditiru di laboratorium.

Jika pengujian berjalan baik, demonstrasi dua satelit dapat membantu menunjukkan bagaimana perangkat komputasi di orbit bertukar data. Setelah itu, masih diperlukan kemajuan pada roket, sistem komunikasi, pasokan daya, ketahanan perangkat, dan cara memperbaiki atau mengganti satelit.

Manfaat gagasan ini akan bergantung pada kebutuhan nyata pengguna dan biaya keseluruhan, bukan hanya kemampuan cip bekerja di luar angkasa. Untuk saat ini, proyek Google memperlihatkan arah riset yang mungkin berkembang, sementara kebutuhan akan ribuan penerbangan Starship menegaskan betapa jauhnya skala tersebut dari operasi saat ini.