Китайская компания применяет совершенно иной подход к решению задачи космических вычислений — использует фотоны вместо электронов. Guangbenwei Technology заключила партнерство с Dongfang Tianxuan для разработки первого в мире космического фотонного вычислительного спутника и первой космической фотонной вычислительной полезной нагрузки, что знаменует собой значительный отход от парадигмы электронных вычислений, доминирующей как в наземных, так и в орбитальных системах.
Космические вычисления сталкиваются с тремя фундаментальными проблемами, которые традиционным электронным чипам трудно преодолеть. Во-первых, радиация: космос заполнен высокоэнергетическими частицами, которые могут вызывать однократные сбои (single-event upsets), блокировки (latch-ups) и необратимый отказ устройств в обычных кремниевых чипах. Фотонные вычислительные чипы, использующие фотоны в качестве носителей информации вместо электронов, по своей природе невосприимчивы к интерференции заряженных частиц, поскольку фотоны не несут электрического заряда и не требуют специальной радиационной защиты.
Во-вторых, рассеивание тепла: в вакууме космоса отсутствует конвективное охлаждение. Электронные чипы генерируют значительное тепло по мере движения электронов по проводникам и переключения состояний транзисторов. Фотонные вычисления, напротив, генерируют ничтожное количество тепла — фотоны распространяются по волноводам практически без тепловых потерь, устраняя необходимость в тяжелых системах охлаждения, которые потребляют драгоценную массу полезной нагрузки и энергию.
В-третьих, ограничения по энергопотреблению: спутники зависят от солнечных панелей с ограниченной мощностью выработки и аккумуляторного запаса на время ночной части орбиты. Фотонные чипы имеют практически нулевое статическое энергопотребление, что напрямую решает проблему жестких энергетических бюджетов, ограничивающих возможности орбитальных вычислений. Сочетание устойчивости к радиации, минимального тепловыделения и низкого энергопотребления делает фотонные вычисления естественным выбором для космической обработки данных с помощью ИИ.
Преимущество на уровне системы значительно: при эквивалентном весе полезной нагрузки фотонные вычисления могут обеспечить драматически большую вычислительную мощность по сравнению с электронными аналогами. Традиционные серверные архитектуры, разработанные для наземных центров обработки данных — включая ЦП, ГП, системы охлаждения и радиационную защиту — занимают значительный объем полезной нагрузки, оставляя мало места для фактических вычислений. Подход NVIDIA, заключающийся в интеграции ЦП и ГП в компактные модули для ее инициативы Space-1 Vera Rubin, является одним из ответов, но фотонные вычисления идут дальше, полностью устраняя накладные расходы на тепловую и энергетическую инфраструктуру.
Примечательно, что фотонным вычислительным чипам не требуется передовая литография в глубоком ультрафиолете (extreme ultraviolet lithography). Достаточно чипов, изготовленных по техпроцессам 45 нанометров или даже более крупным, поскольку масштабирование фотонных вычислений происходит за счет мультиплексирования оптических мод — использования длины волны, поляризации и пространственных измерений, — а не за счет миниатюризации транзисторов. Это производственное преимущество существенно в контексте экспортного контроля над полупроводниками.
Переход Guangbenwei Technology к орбитальным фотонным вычислениям привлек внимание, поскольку генеральный директор Nvidia, Дженсен Хуанг, и генеральный директор SpaceX, Илон Маск, оба назвали космические вычисления с использованием ИИ стратегическим приоритетом. Маск предсказал, что космические ИИ-спутники на солнечных батареях могут стать самым экономически эффективным вычислительным решением в мире к 2032 году, в то время как SpaceX, по сообщениям, рассматривает возможность приобретения компании по производству оптических модулей Mesh для расширения своих возможностей в области космических вычислений.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Pandaily
