Khánh Vân
Writer
Chòm vệ tinh điện toán Tam Thể, khi hoàn thành, được kỳ vọng sẽ có năng lực tính toán một tỷ tỷ phép toán mỗi giây, giải quyết vấn đề tắc nghẽn truyền dữ liệu từ không gian về Trái Đất và cạnh tranh với các siêu máy tính mặt đất mạnh nhất.
Trung Quốc khởi động dự án "siêu máy tính không gian"
Vào ngày 15 tháng 5 vừa qua, Trung Quốc đã thực hiện một bước đi mang tính đột phá trong lĩnh vực công nghệ vũ trụ khi phóng thành công 12 vệ tinh đầu tiên cho chòm máy tính không gian mang tên "Tam Thể". Hệ thống này, khi được triển khai đầy đủ, được thiết kế để có thể cạnh tranh về năng lực xử lý với cả những siêu máy tính mạnh nhất đang hoạt động trên mặt đất. Mỗi vệ tinh trong chòm sao này được trang bị hệ thống tính toán thông minh và đường truyền liên lạc tốc độ cao giữa các vệ tinh. Loạt vệ tinh đầu tiên này được đưa lên quỹ đạo bằng tên lửa Trường Chinh 2D từ Trung tâm phóng vệ tinh Tửu Tuyền.
Theo tạp chí Interesting Engineering, cụm vệ tinh này là phần khởi đầu của Chòm vệ tinh điện toán Tam Thể, một cơ sở hạ tầng tính toán tiên tiến trong không gian đang được Phòng thí nghiệm Chiết Giang (Zhejiang Lab) chủ trì phát triển. Khi hoàn thành, chòm vệ tinh Tam Thể được kỳ vọng sẽ hỗ trợ xử lý dữ liệu thời gian thực trực tiếp trên quỹ đạo với tổng năng lực tính toán lên đến 1.000 POPS (Peta Operations Per Second), tương đương một tỷ tỷ (10^18) phép toán mỗi giây. Để so sánh, siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay là El Capitan, đặt tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore ở California (Mỹ), có hiệu suất đạt 1,72 exaflop, tức 1,72 tỷ tỷ phép tính dấu phẩy động mỗi giây.
Giải quyết bài toán dữ liệu và năng lượng từ không gian
Ý tưởng về điện toán đám mây trong không gian đang ngày càng trở nên phổ biến, theo nhận định của ông Jonathan McDowell, nhà sử học không gian và nhà thiên văn học tại Đại học Harvard. Ông cho rằng các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo có lợi thế lớn khi có thể sử dụng năng lượng mặt trời dồi dào và tỏa nhiệt trực tiếp ra không gian vũ trụ, qua đó giúp giảm đáng kể nhu cầu về năng lượng và lượng khí thải carbon so với các trung tâm dữ liệu đặt trên mặt đất. Trung Quốc, Mỹ và châu Âu đều được cho là có thể sẽ triển khai những trung tâm dữ liệu không gian như vậy trong tương lai.
Hiện tại, các trung tâm dữ liệu toàn cầu đang tiêu thụ một lượng điện năng khổng lồ, ước tính có thể vượt quá 1.000 TWh mỗi năm vào năm 2026 – tương đương với toàn bộ lượng điện tiêu thụ của cả nước Nhật Bản, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Việc làm mát những cơ sở này cũng đòi hỏi một lượng nước khổng lồ (chỉ riêng năm 2022, Google đã sử dụng 19,7 tỷ lít nước để làm mát các trung tâm dữ liệu của mình). Trong bối cảnh chi phí tài nguyên ngày càng tăng cao, việc xử lý dữ liệu trên Trái Đất đang bộc lộ rõ những nhược điểm.
Thông thường, các vệ tinh quan sát Trái Đất thu thập một lượng lớn dữ liệu trong không gian nhưng sau đó phải gửi về các trạm mặt đất để xử lý. Quá trình này bị hạn chế nghiêm trọng bởi số lượng trạm mặt đất và băng thông truyền dữ liệu có sẵn. Do đó, ước tính chưa đến 10% tổng lượng dữ liệu mà các vệ tinh đã thu thập được thực sự được gửi về Trái Đất để phân tích và sử dụng. Chòm vệ tinh Tam Thể ra đời với mục tiêu giải quyết chính những tắc nghẽn này.
Khả năng của những vệ tinh "siêu máy tính" đầu tiên
Theo tờ Guangming Daily, mỗi vệ tinh trong số 12 vệ tinh vừa được phóng của Trung Quốc có khả năng xử lý 744 nghìn tỷ phép toán mỗi giây (0,744 POPS). Các vệ tinh này được kết nối với nhau bằng đường truyền laser tốc độ cao, với tốc độ truyền dữ liệu giữa các vệ tinh có thể lên đến 100 gigabit mỗi giây. Mạng lưới ban đầu này cung cấp tổng công suất tính toán khoảng 5 POPS và 30 terabyte dung lượng lưu trữ.
Đáng chú ý, các vệ tinh này còn được trang bị một mô hình Trí tuệ Nhân tạo (AI) được tối ưu hóa để sử dụng trong không gian, với 8 tỷ tham số. Mô hình AI này có khả năng xử lý dữ liệu vệ tinh thô trực tiếp trên quỹ đạo, thay vì phải gửi về mặt đất. Các vệ tinh đầu tiên này sẽ được sử dụng để thử nghiệm các khả năng quan trọng như liên lạc laser xuyên quỹ đạo và các hoạt động quan sát thiên văn.
Hệ sinh thái phát triển hùng hậu
Dự án Chòm vệ tinh điện toán Tam Thể là một nỗ lực hợp tác của nhiều đơn vị hàng đầu Trung Quốc. Phòng thí nghiệm Chiết Giang, được chính quyền tỉnh Chiết Giang hỗ trợ, dẫn đầu việc xây dựng máy tính AI tích hợp vào mô hình không gian để thúc đẩy khả năng tính toán của chòm vệ tinh. Công ty Guoxing Aerospace, có trụ sở tại Thành Đô, chịu trách nhiệm phát triển nền tảng vệ tinh thông minh và giám sát quá trình lắp ráp vệ tinh. Trong khi đó, HiStarlink, một công ty khởi nghiệp chuyên về công nghệ liên lạc laser, tạo ra các cổng quang học tốc độ cao cho phép truyền dữ liệu giữa các vệ tinh trong mạng lưới.
Trang tin SpaceNews nhận định rằng bước đi này của Trung Quốc được kỳ vọng sẽ là sự khởi đầu của một kỷ nguyên điện toán đám mây trong không gian. Khả năng giảm thiểu tắc nghẽn trong việc truyền dữ liệu từ không gian về Trái Đất mang lại nhiều tác động tiềm năng to lớn về kinh tế, khoa học và cả quân sự. Mặc dù Mỹ và châu Âu cũng đã có những thử nghiệm về điện toán biên (edge computing) trong không gian, nỗ lực của Trung Quốc với chòm vệ tinh Tam Thể đánh dấu lần đầu tiên một chòm vệ tinh AI được xây dựng có mục đích ở quy mô lớn như vậy.
Trung Quốc khởi động dự án "siêu máy tính không gian"
Vào ngày 15 tháng 5 vừa qua, Trung Quốc đã thực hiện một bước đi mang tính đột phá trong lĩnh vực công nghệ vũ trụ khi phóng thành công 12 vệ tinh đầu tiên cho chòm máy tính không gian mang tên "Tam Thể". Hệ thống này, khi được triển khai đầy đủ, được thiết kế để có thể cạnh tranh về năng lực xử lý với cả những siêu máy tính mạnh nhất đang hoạt động trên mặt đất. Mỗi vệ tinh trong chòm sao này được trang bị hệ thống tính toán thông minh và đường truyền liên lạc tốc độ cao giữa các vệ tinh. Loạt vệ tinh đầu tiên này được đưa lên quỹ đạo bằng tên lửa Trường Chinh 2D từ Trung tâm phóng vệ tinh Tửu Tuyền.
Theo tạp chí Interesting Engineering, cụm vệ tinh này là phần khởi đầu của Chòm vệ tinh điện toán Tam Thể, một cơ sở hạ tầng tính toán tiên tiến trong không gian đang được Phòng thí nghiệm Chiết Giang (Zhejiang Lab) chủ trì phát triển. Khi hoàn thành, chòm vệ tinh Tam Thể được kỳ vọng sẽ hỗ trợ xử lý dữ liệu thời gian thực trực tiếp trên quỹ đạo với tổng năng lực tính toán lên đến 1.000 POPS (Peta Operations Per Second), tương đương một tỷ tỷ (10^18) phép toán mỗi giây. Để so sánh, siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay là El Capitan, đặt tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore ở California (Mỹ), có hiệu suất đạt 1,72 exaflop, tức 1,72 tỷ tỷ phép tính dấu phẩy động mỗi giây.
Giải quyết bài toán dữ liệu và năng lượng từ không gian
Ý tưởng về điện toán đám mây trong không gian đang ngày càng trở nên phổ biến, theo nhận định của ông Jonathan McDowell, nhà sử học không gian và nhà thiên văn học tại Đại học Harvard. Ông cho rằng các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo có lợi thế lớn khi có thể sử dụng năng lượng mặt trời dồi dào và tỏa nhiệt trực tiếp ra không gian vũ trụ, qua đó giúp giảm đáng kể nhu cầu về năng lượng và lượng khí thải carbon so với các trung tâm dữ liệu đặt trên mặt đất. Trung Quốc, Mỹ và châu Âu đều được cho là có thể sẽ triển khai những trung tâm dữ liệu không gian như vậy trong tương lai.
Hiện tại, các trung tâm dữ liệu toàn cầu đang tiêu thụ một lượng điện năng khổng lồ, ước tính có thể vượt quá 1.000 TWh mỗi năm vào năm 2026 – tương đương với toàn bộ lượng điện tiêu thụ của cả nước Nhật Bản, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Việc làm mát những cơ sở này cũng đòi hỏi một lượng nước khổng lồ (chỉ riêng năm 2022, Google đã sử dụng 19,7 tỷ lít nước để làm mát các trung tâm dữ liệu của mình). Trong bối cảnh chi phí tài nguyên ngày càng tăng cao, việc xử lý dữ liệu trên Trái Đất đang bộc lộ rõ những nhược điểm.
Thông thường, các vệ tinh quan sát Trái Đất thu thập một lượng lớn dữ liệu trong không gian nhưng sau đó phải gửi về các trạm mặt đất để xử lý. Quá trình này bị hạn chế nghiêm trọng bởi số lượng trạm mặt đất và băng thông truyền dữ liệu có sẵn. Do đó, ước tính chưa đến 10% tổng lượng dữ liệu mà các vệ tinh đã thu thập được thực sự được gửi về Trái Đất để phân tích và sử dụng. Chòm vệ tinh Tam Thể ra đời với mục tiêu giải quyết chính những tắc nghẽn này.
Khả năng của những vệ tinh "siêu máy tính" đầu tiên
Theo tờ Guangming Daily, mỗi vệ tinh trong số 12 vệ tinh vừa được phóng của Trung Quốc có khả năng xử lý 744 nghìn tỷ phép toán mỗi giây (0,744 POPS). Các vệ tinh này được kết nối với nhau bằng đường truyền laser tốc độ cao, với tốc độ truyền dữ liệu giữa các vệ tinh có thể lên đến 100 gigabit mỗi giây. Mạng lưới ban đầu này cung cấp tổng công suất tính toán khoảng 5 POPS và 30 terabyte dung lượng lưu trữ.
Đáng chú ý, các vệ tinh này còn được trang bị một mô hình Trí tuệ Nhân tạo (AI) được tối ưu hóa để sử dụng trong không gian, với 8 tỷ tham số. Mô hình AI này có khả năng xử lý dữ liệu vệ tinh thô trực tiếp trên quỹ đạo, thay vì phải gửi về mặt đất. Các vệ tinh đầu tiên này sẽ được sử dụng để thử nghiệm các khả năng quan trọng như liên lạc laser xuyên quỹ đạo và các hoạt động quan sát thiên văn.
Hệ sinh thái phát triển hùng hậu
Dự án Chòm vệ tinh điện toán Tam Thể là một nỗ lực hợp tác của nhiều đơn vị hàng đầu Trung Quốc. Phòng thí nghiệm Chiết Giang, được chính quyền tỉnh Chiết Giang hỗ trợ, dẫn đầu việc xây dựng máy tính AI tích hợp vào mô hình không gian để thúc đẩy khả năng tính toán của chòm vệ tinh. Công ty Guoxing Aerospace, có trụ sở tại Thành Đô, chịu trách nhiệm phát triển nền tảng vệ tinh thông minh và giám sát quá trình lắp ráp vệ tinh. Trong khi đó, HiStarlink, một công ty khởi nghiệp chuyên về công nghệ liên lạc laser, tạo ra các cổng quang học tốc độ cao cho phép truyền dữ liệu giữa các vệ tinh trong mạng lưới.
Trang tin SpaceNews nhận định rằng bước đi này của Trung Quốc được kỳ vọng sẽ là sự khởi đầu của một kỷ nguyên điện toán đám mây trong không gian. Khả năng giảm thiểu tắc nghẽn trong việc truyền dữ liệu từ không gian về Trái Đất mang lại nhiều tác động tiềm năng to lớn về kinh tế, khoa học và cả quân sự. Mặc dù Mỹ và châu Âu cũng đã có những thử nghiệm về điện toán biên (edge computing) trong không gian, nỗ lực của Trung Quốc với chòm vệ tinh Tam Thể đánh dấu lần đầu tiên một chòm vệ tinh AI được xây dựng có mục đích ở quy mô lớn như vậy.
