요약:
다음주 목요일, Google은 실험용 위성을 궤도에 올릴 예정입니다. 위성은 우주로부터의 간단한 인공지능 쿼리 요청에 응답할 수 있는 충분한 컴퓨팅 성능을 갖추고 있습니다. 지난달 샌프란시스코의 한 연구실에서는 보호복과 머리망을 착용한 기술자팀이 구글이 의뢰한 냉장고 크기 위성에 대해 다양한 테스트를 진행하고 디버깅과 점검을 반복했다.
먼저 우주에 배치되어 태양을 향하게 될 위성의 태양 전지판을 검사합니다. 그런 다음 위성을 테스트 벤치에 놓고 심한 진동 테스트를 거쳐 이륙 과정에서 내부 칩이 손상되었는지 여부와 전체 기계가 분해되는지 여부를 확인했습니다. 기술자는 진동 과정에서 나사가 느슨해졌는지 확인하기 위해 각 나사에 가는 선 표시를 조심스럽게 그립니다.
위성은 진동 테스트를 성공적으로 통과했으며 모든 나사는 단단히 조여져 있고 칩은 손상되지 않았습니다. 구글의 수석 부사장이자 연구 책임자인 제임스 매니카는 테스트 결과가 "매우 좋다"고 평가했지만, 위성이 궤도에 진입한 후에도 위성의 실제 성능에 대해서는 여전히 의문이 있다고 말했다.
이 작업은 Google의 야심찬 프로젝트인 Project Suncatcher의 일부입니다. 이 프로젝트는 인공 지능 데이터 센터를 우주에 배치하고 태양 에너지를 사용하여 전력을 공급하는 것을 목표로 합니다. 10월 1일, 샌프란시스코 연구소에서 생산되고 Google에서 MVP로 명명된 이 위성은 거대 기술 기업이 취하는 첫 번째 단계가 될 것입니다. 위성은 캘리포니아주 산타바바라 인근 반덴버그 우주군 기지에서 SpaceX Falcon 9 로켓을 타고 궤도로 발사될 예정입니다.
불과 1년 전만 해도 이 아이디어는 공상 과학 소설의 꿈처럼 보였습니다.
Elon Musk, Jeff Bezos, Sam Altman 등은 궤도 데이터 센터 아이디어에 대한 지지를 표명했습니다. 그러나 이 아이디어는 우주 방사선에 저항하고 장비를 대기 밖으로 보내는 데 드는 높은 비용을 포함하여 많은 과제에 직면해 있습니다. 지상 데이터 센터가 대중의 반대와 물리적 제약에 직면하면서 지상에 컴퓨팅 시설을 배치하는 것에 대한 매력이 커지고 있습니다.
Google이 이번에 완전한 데이터 센터를 출시하는 것이 아니라 실험 전 프로토타입만을 출시한다는 점에 유의해야 합니다. MVP에는 TPU(텐서 처리 장치)라는 특수 칩 4개가 장착되어 있으며 지상 데이터 센터의 서버와 동등한 컴퓨팅 성능을 제공합니다. 위성 태양광 패널은 칩에 약 1kW의 전력만 공급할 수 있는데 이는 헤어드라이어의 전력 소비량과 거의 같습니다.
하지만 이 성능은 Google이 가혹한 우주 환경에서 하드웨어를 테스트하는 데 도움이 되기에 충분합니다. 위성은 간단한 AI 쿼리를 처리할 수 있고 작동 수명이 1년으로 설계되었지만 위성은 최대 6년 동안 지구 궤도를 돌 수 있습니다. 결국에는 대기로 돌아가 지구 중력의 영향을 받아 타버릴 것입니다.
Manica는 이 위성에 대한 Google의 기대가 매우 조심스럽다고 말했습니다.
"솔직히 말해서 앞으로 몇 년 안에 안정적으로 실용화할 수 있는 시스템이 나올 것으로 기대하지는 않습니다." 그는 이 작업을 구글의 초기 자율주행차 개발 과정에 비유하며 "구글이 이를 15년 정도 연구한 뒤 결과를 보기도 했다는 사실을 잊지 말자. 이번 프로젝트도 비슷한 리듬을 탈 것이라고 생각한다"고 말했다.
카네기멜론대학교 전기컴퓨터공학부 브랜든 루시아 교수는 단일 위성에서 대규모 위성 클러스터로 확장하고 거대한 분산 데이터센터를 구축하려면 오랜 시간과 막대한 비용이 소요될 것이라고 말했습니다.
“대규모 배포 단계에 들어가면 엔지니어링 문제가 더 많이 발생하게 됩니다.”라고 그는 말했습니다. “이것은 미지의 영역입니다.”
Suncatcher 프로젝트는 Google 부사장이자 지능형 기술 연구팀을 이끄는 AI 연구원인 Bryce Aguera y Alkas(51세)가 제안했습니다. 그는 약 3년 전 기업인과 AI 연구자 모임에 참석한 적이 있다. 회의의 핵심 주제는 AI 시스템의 에너지 소비 증가였습니다. 회의에 참석한 후 Aguera y Alkas는 태양 에너지를 최대한 활용하려면 데이터 센터를 우주로 이전해야 한다고 결정했습니다.
그는 "어렸을 때부터 이런 생각을 해왔다. 별의 에너지를 이용해 계산을 한다는 생각은 공상과학 작품에 오래전부터 존재해왔다"고 말했다.
Agaila y Alkas는 자신의 아이디어를 Manica에게 신속하게 보고했습니다. Manica는 처음에는 낙관적이지 않았지만 AI 칩이 우주에서 냉각되고 우주 방사선에 저항할 수 있는지 확인하기 위한 실험을 수행하는 데 동의했습니다.
그래서 구글은 2025년 2월 캘리포니아주 데이비스에 있는 크로커 핵연구소에 AI 칩을 보냈습니다. 실험실에 있는 대형 입자 가속기(맨해튼 프로젝트의 유사한 장치에 자석이 사용된 사이클로트론)는 칩이 5년 동안 우주에 노출되었을 때 받는 총 방사선량과 동일한 선량을 칩에 조사했습니다.
우주 방사선으로 인해 비트 플립이 발생할 수 있습니다. 이러한 유형의 오류는 회로의 물리적 상태를 변경하여 이진 코드에서 0을 1로 또는 1을 0으로 바꾸어 심각한 시스템 오류를 쉽게 일으킬 수 있습니다. 그러나 Google의 사이클로트론 실험 결과는 긍정적입니다. 대부분의 경우 칩을 다시 시작하면 비트 뒤집기 문제를 해결할 수 있습니다.
2025년 5월 마니카는 Aguera y Alkas가 참석한 회의를 주선하여 Google CEO Sundar Pichai에게 보고하고 프로젝트를 계속 발전시키기 위해 지원했습니다. 놀랍게도 Google 공동 창업자인 Sergey Brin도 참석했습니다.
브린과 피차이는 신속하게 프로젝트를 승인했습니다. Agella Yi Alkas는 Brin의 원래 말을 인용했습니다. "좋아, 이 아이디어는 실현 가능합니다. 구현 계획에 대해 논의합시다."
높은 수준의 승인을 받은 후 Suncatcher 계획은 가속화되었습니다. 구글은 해당 프로젝트에 대한 투자 금액을 공개하지 않았지만, 위성 발사 비용이 감소함에 따라 2030년대 중반에는 궤도 데이터센터 비용이 지상 데이터센터 비용과 거의 비슷해질 것으로 예상하고 있다.
Google은 곧 자신이 투자한 위성 영상 회사인 Planet Labs와 계약을 체결하고 AI 칩이 장착된 위성 제조를 의뢰했습니다. 플래닛 랩스(Planet Labs)의 최고 우주 책임자인 제임스 메이슨(James Mason)은 그와 브린이 수년 동안 우주 컴퓨팅 능력에 대한 아이디어를 논의했지만 당시에는 그 아이디어가 여전히 모호했다고 말했습니다.
“당시 이 문제는 아직 멀었습니다.” 메이슨은 “당시에는 아직 대형 모델이 등장하지 않았고, AI 컴퓨팅 파워에 대한 수요도 아직 기하급수적인 성장 단계에 진입하지 않았다”고 말했다.
Planet Labs는 원래 Google을 위해 2027년에 두 개의 위성을 발사하기로 합의했습니다. 그러나 인터넷 거대 기업은 올해 궤도에 도달하기를 희망하며 위험을 감수하고 건설 기간을 단축할 의향이 있습니다. Planet Labs의 시스템 엔지니어링 이사인 Eric Stevens는 진행 속도를 높이기 위해 Google이 테스트를 위해 Planet Labs의 기성 위성 플랫폼에 자체 개발 칩을 직접 설치했다고 말했습니다.
가장 큰 기술적 어려움은 AI 칩의 열 방출에 있습니다. 칩은 정보를 계산하고 처리할 때 많은 열을 발생시킵니다. 팬은 열을 발산하기 위해 지상에서 흔히 사용되지만, 진공 공간 환경에서는 팬이 작동할 수 없습니다. 따라서 Silicon Valley 회사는 열을 공간으로 방출하기 위해 여러 층의 열 전도성 재료를 사용하는 방열 솔루션을 개발했습니다.
하단 레이어는 녹색 마더보드에 배치된 Google AI 칩입니다. 상부 레이어는 열 인터페이스 재료로 연한 녹색 페이스트 모양의 시트로 모양이 과일 롤과 유사하며 칩을 알루미늄 및 구리 방열층에 연결하여 마더보드에서 열을 방출합니다. 가장 바깥쪽 레이어는 열을 공간으로 발산하는 복사열 분산판입니다.
Suncatcher 프로그램의 제품 관리 담당 수석 이사인 Travis Beers는 다음과 같이 말했습니다. 칩은 최대 약 15분 동안 우주에서 지속적으로 실행될 수 있으며 그 후에는 냉각을 위해 종료되어야 합니다. 이 시간 동안 칩은 짧은 쿼리를 처리하고 Google의 Gemini 대형 모델을 지원하여 응답을 제공할 수 있습니다.
Google은 이미 다음 단계를 계획하고 있습니다. 내년에는 한 쌍의 위성을 발사할 계획이며, 80개 이상의 위성으로 구성된 클러스터도 설계했습니다. 위성은 긴밀한 형태로 비행하고, 서로 통신하며, AI 쿼리를 공동으로 처리합니다. 구글은 또한 축구장 길이만큼 맞춤형 위성을 구축하는 것을 고려하기 위해 디자이너들과 협의 중입니다.
Beers는 "우리가 하는 모든 일이 5년 후에 완벽하게 작동한다면 이는 우리가 충분한 위험을 감수하지 않고 제한된 양만 배웠음을 의미할 뿐입니다. 장기적으로 프로젝트가 정말로 성공한다면 이 문제는 결국 일반화될 것이며 사람들은 그들이 Gemini에 시작한 쿼리가 우주에서 완료될 수 있다고 생각하지 않을 것입니다."
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