Google a mis un TPU en orbite et commence à calculer le coût des centres de données spatiaux

Google a lancé son premier Tensor Processing Unit personnalisé en orbite terrestre basse, à bord d'une fusée SpaceX et en collaboration avec le fabricant de satellites Planet Labs, dans le cadre d'un projet baptisé Suncatcher.

Le prototype n'est pas un centre de données. C'est une puce unique dans un petit satellite, et l'objectif du vol est de répondre à un ensemble restreint de questions d'ingénierie. Un TPU peut-il fonctionner dans l'espace sans se griller, sans accumuler d'erreurs logiques dues aux radiations et sans se dégrader plus vite que la mission ne l'exige ? Pour seulement tenter d'y répondre, le satellite doit fournir un kilowatt de puissance en continu et faire tourner la puce par salves de 15 minutes.

Pourquoi s'en donner la peine

L'argument en faveur du calcul orbital est simple dès qu'on le prend au sérieux. Les centres de données au sol se heurtent simultanément à deux contraintes difficiles : l'électricité et le refroidissement. Un panneau solaire en orbite capte la lumière du soleil sans nuages et dissipe la chaleur dans un vide qui ne se réchauffe jamais. En théorie, c'est un environnement énergétique et thermique qu'aucun bâtiment sur Terre ne peut égaler.

En pratique, la physique s'inverse. Le vide ne transporte aucune chaleur par convection ; un satellite doit donc évacuer sa chaleur résiduelle par rayonnement, un processus lent qui exige de grandes surfaces. Un matériel qui ne peut pas être réparé est un matériel qu'il faut surdimensionner. Les radiations inversent des bits en mémoire d'une manière à laquelle aucun exploitant de centre de données n'a jamais à penser.

Le vol de Google s'accompagnait d'un article publié dans la revue Joule, qui modélisait le nombre de lancements nécessaires pour que les centres de données orbitaux soient ne serait-ce qu'économiquement viables. Cette question, plus que la puce elle-même, constitue la véritable histoire. Un seul TPU fonctionnel prouve qu'une puce peut survivre au voyage. Il ne dit presque rien de la capacité d'une flotte de ces puces à générer des bénéfices.

Le pari derrière le marketing

Ce qui est intéressant avec Suncatcher, c'est que le projet est mené comme une expérimentation plutôt que comme un lancement de produit. Il n'y a pas de page tarifaire. Pas de liste d'attente. Il y a une puce, un budget énergétique et une liste de modes de défaillance à écarter.

C'est la bonne façon de l'interpréter. Google ne prétend pas que votre prochaine tâche d'inférence s'exécutera dans l'espace. L'entreprise vérifie si les briques de base tiennent suffisamment bien ensemble pour justifier un nombre bien plus important. Les deux variables qui comptent le plus sont le coût de lancement et la longévité de la puce. Le coût de lancement a chuté fortement et continue de baisser. La longévité en orbite reste la question ouverte, et c'est précisément celle que ce prototype est conçu pour sonder.

La fenêtre de fonctionnement de 15 minutes est un indice. Faire tourner un accélérateur très gourmand en énergie par salves plutôt qu'en continu suggère que les marges thermiques et énergétiques sont serrées, et que l'équipe se montre prudente quant à la quantité de chaleur que le satellite doit évacuer. Un système de production devrait fonctionner bien plus de 15 minutes pour être autre chose qu'une curiosité.

Considérez tout ce qu'une baie de serveurs fait sur Terre et qu'un satellite ne peut pas faire. Elle tire une puissance constante d'un réseau électrique qui existe déjà, évacue la chaleur dans de l'air refroidi, et peut être ouverte, réparée et mise à niveau par un technicien qui se rend en voiture au bâtiment. Chacune de ces commodités doit être reconstruite de zéro en orbite, et aucune n'est bon marché.

La concurrence silencieuse

Le calcul orbital fait partie de ces idées qui se situent à la lisière du sérieux : assez populaires pour attirer de vrais travaux d'ingénierie, assez spéculatives pour que l'essentiel de l'argent aille encore ailleurs. Google n'est pas le seul à s'y intéresser, et le calcul change pour chaque acteur. Une entreprise qui possède déjà des capacités de lancement n'a pas le même seuil qu'une autre qui doit acheter un vol.

Il existe aussi une dimension géopolitique que les entreprises évoquent rarement officiellement. Les centres de données en orbite ne sont soumis aux règles d'occupation des sols d'aucun pays en particulier, mais ils dépendent bel et bien de celui qui possède le lanceur et les stations au sol. L'espace ne supprime pas la juridiction. Il la déplace.

Ce déplacement joue dans les deux sens. D'un côté, un satellite franchit les frontières sans demander la permission. De l'autre, les segments au sol qui communiquent avec lui se trouvent fermement à l'intérieur du territoire national, et les fusées qui atteignent l'orbite partent d'une poignée de pas de tir contrôlés par une poignée de gouvernements. La liberté est réelle mais conditionnelle, une combinaison que les régulateurs finissent généralement par remarquer.

Le problème du segment sol

Un centre de données en orbite ne vaut que par la liaison qui y mène. Chaque tâche d'inférence doit monter jusqu'au satellite puis redescendre, et cet aller-retour passe par des stations au sol peu nombreuses, à l'implantation contestée et soumises aux aléas météorologiques. Les liaisons radio à travers l'atmosphère sont plus lentes et moins fiables qu'un câble de fibre optique à l'intérieur d'un bâtiment. Un modèle qui doit diffuser des tokens à un utilisateur en temps réel ne peut pas se permettre un trajet qui traverse le ciel deux fois. Cette contrainte, plus que la puce, déterminera les charges de travail que le calcul orbital peut réellement servir. Les traitements par lots qui tolèrent la latence peuvent attendre un survol. Les applications interactives, non — et l'essentiel de l'argent de l'inférence IA se trouve dans le second type.

La comparaison qui s'impose

Il est utile de placer Suncatcher face aux tendances auxquelles il se mesure. Les centres de données terrestres deviennent plus efficaces, pas moins, et l'industrie trouve sans cesse le moyen d'entasser plus de calcul dans la même enveloppe énergétique. Le refroidissement est passé de l'air au liquide puis à l'immersion, chaque étape offrant une marge qui n'existait pas auparavant.

Le calcul orbital doit battre cette cible mouvante, et non le centre de données d'il y a cinq ans. L'argument en faveur de l'espace a toujours été le plus fort lorsque le foncier, l'eau et l'électricité du réseau constituaient les contraintes bloquantes, et ce sont exactement ces contraintes qu'une décennie d'ingénierie terrestre n'a cessé de desserrer. Cela ne tue pas le dossier orbital. Cela relève la barre de ce que « mérite d'être lancé » signifie.

Ce qui compterait comme un progrès

Surveillez trois choses. Premièrement, que le TPU survive à la durée de vie prévue de sa mission sans défaillance induite par les radiations suffisamment grave pour compter. Deuxièmement, que l'estimation du volume de lancements du modèle de Joule diminue, car c'est ce qui ferait passer le calcul orbital du stade de démonstration à celui de plan. Troisièmement, que quelqu'un enchaîne avec une plateforme plus grande, car une puce dans un satellite ne valide pas une flotte.

Si ces conditions se vérifient, la question intéressante cesse d'être technique pour devenir économique. Les centres de données sur Terre sont limités par le foncier, l'énergie, l'eau et la patience des personnes qui vivent à proximité. L'espace supprime les voisins et la météo, et les remplace par un calendrier de lancement et une facture de réparation qu'aucun prix ne permettra de régler une fois le satellite en orbite.

Cet arbitrage n'est pas encore manifestement favorable. Mais il n'est plus manifestement absurde, et une seule puce en état de marche en orbite suffit à maintenir la question ouverte. Pour un projet qui n'a vendu le moindre exemplaire de quoi que ce soit, c'est peut-être tout ce qu'il visait.