تستعد Project Suncatcher لإجراء أول اختبار مداري لها بعد سنوات من البحث. وستحمل مهمة الإطلاق قمراً اصطناعياً نموذجياً لتقييم أداء وحدات معالجة Tensor من Google، أو TPUs، في الفضاء.

ما هو Project Suncatcher

أعلنت Google عن Project Suncatcher العام الماضي، وهو مشروع بحثي طويل الأمد يستكشف إمكانية استضافة بنية تحتية قابلة للتوسع للتعلم الآلي في الفضاء مستقبلاً.

وفي المدار الأرضي المنخفض، يمكن للأقمار الاصطناعية الوصول إلى ضوء الشمس شبه المستمر. ونتيجة لذلك، يمكنها توليد ما يصل إلى ثمانية أضعاف الطاقة الشمسية التي يمكنها إنتاجها على الأرض.

ومع مرور الوقت، يمكن ربط مجموعات متعددة من الأقمار الاصطناعية معاً، ما سيسمح لها بإدارة أحمال عمل أكبر للذكاء الاصطناعي أثناء وجودها في المدار.

وبحسب فريق المشروع، غالباً ما تتحقق الاختراقات الكبرى من خلال العمل انطلاقاً من الهدف النهائي والعودة تدريجياً إلى الخطوات اللازمة لتحقيقه. وفي هذه الحالة، يتمثل الهدف في ضمان وصول فوائد الذكاء الاصطناعي في مجالات مثل الرعاية الصحية والاكتشافات العلمية إلى الجميع على المدى البعيد.

وكما حدث مع الأبحاث المبكرة في مجالات القيادة الذاتية والحوسبة الكمّية، فإن استكشاف إمكانات الحوسبة في الفضاء يتطلب سنوات من التجارب قبل الوصول إلى أنظمة عملية.

سؤال أساسي يحتاج إلى إجابة

يبدأ تحويل هذه الرؤية إلى واقع من سؤال جوهري: هل يمكن لأجهزة الذكاء الاصطناعي أن تعمل فعلياً في الفضاء؟

وللإجابة عن هذا السؤال، ستنطلق مهمة أولية على متن مهمة Transporter-18 لمشاركة الحمولة، والمقرر إطلاقها بواسطة SpaceX.

وطُورت المهمة بالشراكة مع Planet، وصُممت لجمع بيانات أثناء وجود القمر الاصطناعي في المدار حول كيفية تعامل TPUs مع الضغوط الفيزيائية الناجمة عن رحلات الفضاء، إلى جانب مستويات الإشعاع والظروف الحرارية القصوى في الفضاء.

ومع استعداد الفريق لهذه المهمة التجريبية المبكرة، والعمل نحو المحطة التالية في عام 2027، بدأ أعضاؤه في مناقشة ما يأملون في تعلمه من التجربة. وتظهر رؤاهم في سلسلة فيديو جديدة تستعرض العلوم التي تقف وراء المهمة.

قدرة الأجهزة على الصمود في المدار

تستغرق رحلة الصاروخ إلى المدار الأرضي المنخفض نحو 10 دقائق. وخلال هذه الفترة، تتعرض المركبة الفضائية لاهتزازات شديدة وأحمال تسارع مستمرة تصل إلى 10 أضعاف قوة الجاذبية، والمعروفة باسم قوة g.

وقد تتعرض المكونات الفردية، بما في ذلك شرائح TPU، لقوى أكبر بكثير، تتراوح بين 50 و100 g.

واستعداداً لذلك، أجرى الفريق اختبارات للاهتزاز. وخضع القمر الاصطناعي لاهتزازات شديدة على المحاور الثلاثة جميعها لمحاكاة الترددات الناتجة عن عملية إطلاق الصاروخ.

ونظراً إلى أن الاختبارات من هذا النوع نادراً ما تسير تماماً وفقاً للخطة، فوجئ الفريق بشكل إيجابي بقدرة الأجهزة على الصمود أمام هذه القوى.

وبمجرد وصول شرائح TPU إلى الفضاء، تمثل مستويات الإشعاع خارج الغلاف الجوي للأرض تحدياً آخر. إذ يمكن للأحداث الشمسية والأشعة الكونية أن تتسبب في تلف المكونات الإلكترونية.

ولهذا السبب، اختبر الفريق وحدات TPU في منشأة لحزم البروتونات داخل Crocker Nuclear Laboratory في جامعة UC Davis، أثناء تشغيل أحمال عمل للذكاء الاصطناعي.

وخلال الاختبار، راقب الباحثون كيفية تأثير الأخطاء، مثل انقلاب البتات (bitflips)، في أداء هذه الوحدات.

وأظهرت النتائج الأولية أن وحدات Trillium TPU تتمتع بقدرة ملحوظة على الصمود. بل يمكنها تحمل جرعة إشعاع مؤيِّن كلية تتجاوز ما قد تتعرض له خلال مهمة فضائية مدتها خمس سنوات.

ومع ذلك، لا يمكن اختبار بعض العوامل إلا في الفضاء نفسه. ومن شأن وضع أول وحدات TPU في المدار الأسبوع المقبل أن يساعد في جمع البيانات اللازمة لتوجيه عمليات الإطلاق المستقبلية.

حسّن الصياغة العربية التقنيةوحّد المصطلحات الإنجليزية والعربيةاجعل المقدمة أكثر جذباً

تحديات التبريد في المدار

لا يزال تبريد مراكز البيانات الموجودة في المدار يمثل تحدياً بحثياً بالغ الأهمية. إذ تولّد وحدات TPU كميات كبيرة من الحرارة في مساحة صغيرة. ومن دون تبريد مناسب، تصبح الشرائح عرضة لارتفاع درجة حرارتها بشكل مفرط.

وعلى عكس الأرض، لا توجد حركة هواء في الفضاء. وفي الفراغ، لا يمكن تبديد الحرارة إلا من خلال المشعات الحرارية (radiators). ويتطلب ذلك نهجاً مختلفاً تماماً لتبريد المكونات الإلكترونية.

ولمعالجة هذا التحدي، يختبر الفريق عدة أساليب، من بينها الجمع بين أنابيب نقل الحرارة (heat pipes) والمشعات الحرارية.

وحتى الآن، اختُبرت هذه التقنية داخل حجرة فراغ حراري (thermal vacuum chamber) تحاكي الظروف الحرارية وظروف الفراغ الموجودة في الفضاء.

وستكشف المهمة المقبلة مدى كفاءة نظام التبريد الجديد لوحدات TPU في المدار الفعلي، ما سيسمح للفريق بمواصلة تطوير تصميماته وتحسينها.

الترابط بين الأقمار الاصطناعية

ستحمل تصاميم الأقمار الاصطناعية المستقبلية عشرات من شرائح TPU لكل قمر، أثناء دورانها حول الأرض ضمن مجموعات مترابطة.

وللحفاظ على نطاق التردّد اللازم لمعالجة أحمال عمل الذكاء الاصطناعي، يجب أن يعرف كل قمر اصطناعي موقعه وموقعه بالنسبة إلى الأقمار المجاورة.

ولتحقيق ذلك، ستتواصل الأقمار الاصطناعية باستخدام الليزر.

وعلى الرغم من أن هذه التقنية موجودة بالفعل، فإن معظم الأنظمة المتطورة حالياً مصممة للعمل بنطاق تردّد منخفض عبر مسافات طويلة.

أما هذه الليزرات، فتحتاج إلى العمل بنطاق تردّد مرتفع جداً عبر مسافات قصيرة للغاية.

ويتطلب الحفاظ على هذا الاتصال دقة استثنائية، تشبه إصابة هدف بحجم عملة معدنية من على بُعد أميال، بينما يكون كلا الطرفين في حالة حركة.

وسيُختبر هذا الجانب من Project Suncatcher في عام 2027، عندما يوضع قمران اصطناعيان في المدار معاً.

مجرد بداية

لن يحدث استكشاف الفضاء كموقع عملي وقابل للتوسع لحوسبة الذكاء الاصطناعي بين ليلة وضحاها.بل يتطلب الأمر هندسة منهجية تبدأ بإثبات قدرة الأجهزة على التعامل مع الظروف الفيزيائية وغير المتوقعة للتشغيل في المدار.

وتركز عملية الإطلاق الأولى على تحديد ما ينجح، ورصد نقاط الفشل المحتملة بدقة. وسيتم بعد ذلك تطبيق هذه النتائج على المهام المستقبلية.

وتبدأ كل تقنية تحويلية بهدف طموح، إلى جانب الانضباط اللازم لمعالجة التحديات الصعبة التي تظهر على طول الطريق.

ومع اقتراب Project Suncatcher من منصة الإطلاق، يخطط الفريق لمواصلة مشاركة ما يتعلمه، إلى جانب العلوم التي تدفع هذا المشروع إلى الأمام.وحّد المصطلحات التقنية العربيةحسّن سلاسة الصياغة الصحفيةصحّح تكرار المعنى في الفقرات

مقالات ذات صلة

عرض الكل