HPE đưa AI lên Mặt Trăng: Spaceborne Computer 4 sẽ chạy trên xe tự hành FLIP

HPE không còn dừng lại ở quỹ đạo Trái Đất. Trước khi năm nay kết thúc, hãng này sẽ đưa AI lên thẳng Mặt Trăng — không phải viễn cảnh của một vị lãnh đạo nào đó mơ mộng, mà là kế hoạch thực tế đã được lên lịch trình cụ thể.

Sau nhiều năm xây dựng các nền tảng tính toán quỹ đạo cho Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), HPE giờ đây chuyển sang mục tiêu lớn hơn: đưa Spaceborne Computer 4 (gọi tắt là SBC4) lên Mặt Trăng trên xe tự hành Flex Lunar Innovation Platform (FLIP) của Astrolab.

Máy tính không gian Spaceborne Computer 4 của HPE

Hành trình tới cực Nam Mặt Trăng

FLIP nằm trong chương trình Commercial Lunar Payload Services (CLPS) của NASA. Xe tự hành này dự kiến được tàu đổ bộ Griffin-1 của Voyager Technologies triển khai gần cực Nam Mặt Trăng vào cuối năm nay, sau hành trình ngắn trên tên lửa SpaceX Falcon Heavy.

Nếu hạ cánh an toàn, FLIP sẽ trở thành bệ thử nghiệm cho nhiều công nghệ mới, trong đó có nền tảng tính toán vũ trụ mới nhất của HPE. Trong suốt sứ mệnh kéo dài một năm tại cực Nam Mặt Trăng, SBC4 sẽ thực hiện hàng loạt thí nghiệm về AI và HPC.

Phần cứng vẫn còn là ẩn số

Điều đáng chú ý là HPE chưa tiết lộ chip nào đang "cân" SBC4. Lý do được đưa ra khá thực tế: sứ mệnh có rủi ro cao, và nếu phần cứng gặp sự cố, đối tác cung cấp chip không muốn tên mình bị gắn với thất bại đó.

Những gì đã biết: SBC4 được trang bị một CPU tiêu thụ điện năng thấp, một bộ xử lý đồ họa (GPU), cùng hai ổ SSD Kioxia dung lượng tổng cộng 1 TB được cấu hình soi gương (mirror). Kích thước khoảng 5x10 inch, dày chừng một inch — không lớn, nhưng đủ chỗ cho nhiều nền tảng tính toán hiện có.

"Chúng tôi sẽ chỉ biết chính xác khi thiết bị được bật nguồn," đại diện HPE chia sẻ.

Rõ ràng hơn là những gì SBC4 sẽ chạy. NASA dự kiến thực hiện một loạt bài kiểm tra mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) đã được tinh chỉnh, bao gồm hệ thống RAG (Retrieval Augmented Generation) hỗ trợ tìm kiếm và diễn giải tài liệu trên khoang. Hệ thống cũng sẽ chạy các thuật toán học máy trên dữ liệu camera và LiDAR.

Ngoài AI, SBC4 còn thực hiện các bài kiểm chuẩn hiệu năng cao như HPL (High Performance Linpack) và HPCG (High Performance Conjugate Gradient). Điều này đồng nghĩa HPE và Astrolab có thể sẽ nắm giữ kỷ lục đầu tiên: nộp kết quả lên bảng xếp hạng Top500 từ một thiên thể khác.

Làm cứng phần cứng bằng phần mềm

Xe tự hành và SBC4 phải chịu đựng rung chấn cực mạnh khi phóng và hạ cánh, chênh lệch nhiệt độ khắc nghiệt, cùng bức xạ vũ trụ và bức xạ Mặt Trời — vì Mặt Trăng không có bầu khí quyển dày và từ trường bảo vệ như Trái Đất.

Tuy nhiên, theo ông Mark Fernandez, nhà khoa học trưởng về công nghệ và giải pháp vũ trụ của HPE, bức xạ có thể không phải vấn đề lớn như nhiều người tưởng. SBC4 phần lớn được lắp từ linh kiện thương mại sẵn có, kể cả ổ SSD. Nền tảng dùng ổ Kioxia BG6 M.2 tiêu chuẩn, với lớp bảo vệ chính là RAID 1 phần mềm.

"Đó là một bản sao thầm lặng. Thứ tự khởi động là thử ổ này, nếu có sự cố thì chuyển sang ổ kia. Với chín năm kinh nghiệm dùng ổ cứng trên Trạm Vũ trụ, chúng tôi thậm chí đã thuyết phục được họ rằng không cần làm gì đặc biệt cho môi trường vũ trụ," Fernandez giải thích.

Trên thực tế, các thế hệ Spaceborne Computer đầu tiên từng gặp tỷ lệ hỏng SSD cao. Nhưng nguyên nhân không phải tia vũ trụ hay hạt năng lượng từ Mặt Trời, mà là tụ điện lỗi — vấn đề tương tự cũng xảy ra với các ổ này khi dùng trên Trái Đất. "Từ năm 2019 đến giờ tôi chưa gặp hỏng SSD nào," ông nói.

Dù linh kiện thương mại có khả năng chống bức xạ đáng ngạc nhiên, HPE vẫn đầu tư mạnh vào dự phòng và phục hồi dựa trên phần mềm — cách Fernandez gọi là "làm cứng phần cứng bằng phần mềm". Các chu kỳ CPU dư thừa được dùng để liên tục giám sát và so sánh thông số phần cứng với bảng trạng thái. Nếu một thông số vượt ngưỡng, SBC4 sẽ tự bảo vệ: chạy chậm lại, khởi động nhưng không chạy tác vụ, hoặc trong trường hợp xấu nhất là tắt nguồn thay vì bị phá hủy.

Xe tự hành FLIP của Astrolab trong phòng sạch tại Hawthorne, California

Xử lý dữ liệu tại "rìa của rìa"

FLIP chủ yếu là phương tiện chứng minh khái niệm — bệ thử cho những công nghệ có thể xuất hiện trên các sứ mệnh Mặt Trăng sau này. Việc tích hợp SBC4 phản ánh thực tế vận hành tại vùng xa xôi nhất trong quỹ đạo Trái Đất.

Độ trễ giữa Trái Đất và Mặt Trăng không tệ như sao Hỏa (thời gian liên lạc khứ hồi tới 44 phút), nhưng ngay cả 2,5 giây cũng đủ khiến điều khiển thời gian thực từ Houston hay trung tâm điều khiển của Astrolab trở nên khó khăn. Băng thông dành cho xe tự hành còn là vấn đề nan giải hơn: khi tàu Artemis 2 bay quanh Mặt Trăng hồi đầu năm, các phi hành gia không thể gửi ảnh độ phân giải cao về Trái Đất theo thời gian thực.

Vì lý do đó, SBC4 được thiết kế để hoạt động "tại rìa của rìa". Thay vì gửi toàn bộ dữ liệu thô, hệ thống xử lý dữ liệu từ camera, LiDAR và cảm biến môi trường ngay tại chỗ.

"Điều quan trọng là gửi về Trái Đất những hiểu biết sâu sắc thay vì toàn bộ dữ liệu thô. Có năng lực tính toán tại biên để xử lý dữ liệu ngay tại chỗ sẽ tiết kiệm băng thông," ông Jaret Matthews, CEO Astrolab, cho biết.

Quan điểm này cũng được CEO Nvidia Jensen Huang đồng tình. Trong cuộc họp công bố kết quả quý I, ông nhận định một trong những ứng dụng tốt nhất của GPU trong vũ trụ là xử lý ảnh: "Thật khó để gửi hàng petabyte dữ liệu hình ảnh về Trái Đất rồi xử lý, dễ hơn là làm việc đó ngay trên không gian."

Những cỗ máy lớn hơn, tham vọng lớn hơn

FLIP sẽ là xe tự hành lớn nhất do Mỹ phóng kể từ chương trình Apollo. Dài khoảng 7 feet (2,13 mét) và nặng khoảng nửa tấn, xe được trang bị dày đặc camera, cảm biến, thậm chí cả một máy chiếu — thiết bị này về sau có thể thay thế màn hình LCD trong các sứ mệnh có phi hành đoàn lên Mặt Trăng.

Một điểm nổi bật khác của FLIP là bộ bánh xe quá khổ, do Venturi Space phát triển cùng bộ pin. Bánh xe hoạt động như lốp khí nén nhưng không có hơi hay cao su, đồng thời được thiết kế để dùng lại trên xe tự hành CLV-1 của NASA, dự kiến phóng vào năm 2028.

Tàu đổ bộ Griffin-1 của Astrobotic sẽ đưa FLIP và SBC4 xuống bề mặt Mặt Trăng

Trong bối cảnh Google, Amazon và SpaceX đều đang quảng bá ý tưởng trung tâm dữ liệu quỹ đạo chạy bằng năng lượng Mặt Trời để giải quyết giới hạn điện năng trên Trái Đất, SBC4 mang tính thực tế hơn nhiều: một hệ thống nhỏ, thử nghiệm thật, tại địa điểm thật. Hiệu quả kinh tế của các "trang trại bit" trên quỹ đạo vẫn chưa được chứng minh, nhưng với HPE, Astrolab, Kioxia và NASA, tính khả thi dài hạn của tính toán ngoài không gian là điều họ tin tưởng.

Với độc giả Việt Nam theo dõi xu hướng công nghệ, đây là ví dụ điển hình cho hướng đi edge computing mở rộng ra ngoài phạm vi Trái Đất — nơi giới hạn về băng thông, độ trễ và năng lượng buộc hệ thống phải tự xử lý dữ liệu ngay tại chỗ, thay vì phụ thuộc vào trung tâm dữ liệu từ xa.