Европейское космическое агентство (ESA) запустило суперкомпьютерную платформу ESA Space HPC, специально разработанную для развития космических исследований и технологий в Евросоюзе. Открытие нового объекта состоялось на территории принадлежащего ESA центра ESRIN в Италии, сообщает HPC Wire.

ESA Space HPC обеспечит поддержку исследований и развития технологий в рамках всех программ ESA, обеспечивая учёным и малому и среднему бизнесу из стран Евросоюза доступ к вычислительным мощностям. Инициатива призвана развить использование высокопроизводительных вычислений (HPC) в аэрокосмическом секторе ЕС, она станет основой для более масштабных инициатив в будущем.

Как сообщается на сайте проекта, Space HPC построен при участии HPE. Суперкомпьютер включает порядка 34 тыс. ядер процессоров Intel и AMD последних поколений, 156 Тбайт RAM, 108 ускорителей NVIDIA H100, All-Flash подсистему хранения ёмкостью 3,6 Пбайт и пропускной способностью 500 Гбайт/с, а также 400G-интерконнект InfiniBand. Общая пиковая производительность кластера составляет 5 Пфлопс (FP64). Space HPC использует прямое жидкостное охлаждение, а PUE системы не превышает 1,09. Избыточное тепло отправляется на нужды отопления кампуса. Локальная солнечная электростанция обеспечивает более половины энергетических нужд кластера.

Представители итальянских властей заявили, что технологические инновации в космическом секторе являются приоритетом для обеспечения безопасности и «стратегической автономии», а также будут способствовать конкурентоспособности европейской промышленности. Также отмечено, что местный аэрокосмический хаб Lazio стал домом для 250 компаний и играет ключевую роль в развитии авионики, электроники, радаров, спутниковых технологий и материаловедения.

В руководстве ESA отметили потенциал Space HPC для инноваций в космической индустрии Евросоюза. Новый объект обеспечит агентству гибкую суперкомпьютерную инфраструктуру для исследований и разработок, тестирования и бенчмаркинга, поддержки программ ESA и промышленных предприятий. Доступ к вычислениям будет иметь и малый и средний бизнес, стартапы и т.п.

Источник изображения: ESA

Также отмечается, что дебют Space HPC наглядно продемонстрировал, ESA не только берёт ресурсы у государств-участников, но и много может дать им взамен. Утверждается, что одной из ключевых сфер деятельности, где требуются HPC-платформы, для ESA является наблюдение за Землёй. Новые мощности обеспечат управление наблюдениями, разработку новых приложений и сервисов.

Space HPC будет поддерживать сложные нагрузки, включая моделирование, инженерные симуляции, обучение ИИ-моделей, аналитику данных и визуализацию, а также прочие эксперименты, которые помогут снизить риски будущих космических проектов. Это позволит ESA повысить финансовую эффективность проектов и обеспечит возможность обмена данными между разными программами агентства.

В конце 2024 года сообщалось, что в 2025 году в Евросоюзе появится сразу семь ИИ-фабрик EuroHPC, а в середине минувшего февраля появилась информация, что Евросоюз направит €200 млрд на развитие ИИ, чтобы не отстать от США и Китая в этой сфере. В прошлом году было отмечено, что реализация миссий NASA задерживается из-за устаревших и перегруженных суперкомпьютеров.

Попытка посадить на Луне посадочный модуль Athena компании Intuitive Machines частично увенчалась успехом. Хотя он не удержался в вертикальном положении на поверхности и упал, одному из ключевых клиентов — компании Lonestar Data Holdings — удалось выполнить большинство тестов своего микро-ЦОД, сообщает Datacenter Dynamics. Падение не позволило полноценно использовать солнечные панели модуля Athena, поэтому электроснабжение довольно быстро иссякло.

Тем не менее Lonestar во многом удовлетворена экспериментом. Модуль с 8-Тбайт SSD и ПЛИС Microchip PolaFire SoC успешно протестировали на пути к Луне и на окололунной орбите. Более того, как сообщает Datacenter Dynamics со ссылкой на представителя Lonestar, вычислительный модуль некоторое время проработал на поверхности Луны. Компания смогла отправить данные на модуль и получить обратно телеметрию прежде, чем оборудование отключилось. В компании сообщают, что все ключевые тесты были пройдены.

Источник изображения: Lonestar

В своём заявлении Intuitive Machines объявила, что с учётом положения солнца и солнечных панелей, а также чрезвычайно низких температур в кратере, компания не ожидает, что Athena перезарядится и заработает вновь. Миссия завершена и команды учёных теперь оценивают уже полученные данные. Ранее разработчики космического ЦОД из Lonestar уже смогли проверить возможность хранения данных на Луне, но проблемы с посадочным модулем Odysseus «Одиссей» не позволили продолжить эксперименты.

Конечно, это не единственный проект космических дата-центров. Так, ещё год назад Lumen Orbit сообщала о намерении развернуть в космосе многочисленные микро-ЦОД для ИИ, Axiom Space построит орбитальный дата-центр ODC T1 на своей космической станции, схожими проектами интересуются даже итальянские военные. Совсем недавно Lumen Orbit переименовалась в Starcloud и привлекла ещё $10 млн на свои орбитальные ЦОД — тестовый запуск будет летом 2025 года. Список проектов далеко не исчерпывающий.

Стартап Lumen Orbit, намеренный развернуть дата-центры в космосе, провёл ребрендинг и привлёк дополнительное финансирование. Недавно компания объявила о своём превращении в Starcloud и получении очередных $10 млн, сообщает GeekWire.

В результате объём начального финансирования достиг $21 млн. Комментируя смену названия, в компании подчеркнули, что миссия не меняется — она по-прежнему будет заниматься строительством «огромных» дата-центров в космосе. Заявлено, что переименовать стартап пришлось, чтобы его не путали с Lumen Technologies.

Дополнительные средства поступили как от предыдущих инвесторов, так и от новых венчурных капиталистов в виде SAFE-соглашения (Simplified Agreement for Future Equity), позволяющего получить долю в компании при соблюдении определённых условий. Пока в Starcloud отказались называть новых инвесторов — до того, как пройдёт раунд финансирования серии A. Предполагается, что полученные средства позволят ускорить работы над строительством ЦОД в космосе и финансировать, как минимум, следующие два запуска.

Источник изображения: Starcloud

Starcloud заявила о себе в прошлом году, получив $10 млн от NFX, Y Combinator, FUSE, Soma Capital и фондов, подконтрольных структурами Andreessen Horowitz и Sequoia. Компания намерена выводить большие вычислительные мощности на орбиту, которые, как ожидается, будут дешевле в строительстве и эксплуатации, чем на Земле. Потенциально речь идёт о 5-ГВт проекте, который потребует развёртывания в космосе солнечных панелей площадью 3 км². Ранее сообщалось, что Starcloud очень оптимистична относительно стоимости запусков. Утверждается, что компания сможет вывести в космос дата-центр на 40 МВт всего за $8,2 млн.

Демонстрационный спутник Lumen-1 массой 60 кг должен быть выведен на низкую околоземную орбиту ракетой SpaceX Falcon 9 в рамках совместной с другими компании миссии Bandwagon 4. Пока запуск запланирован на июль 2025 года. Спутник основан на платформе Corvus-Micro от Astro Digital. Он поможет проверить жизнеспособность предлагаемых вычислительных технологий. Ожидается, что миссия продлится 11 месяцев, после чего спутник будет выведен с орбиты на высоте 325 км и сгорит в атмосфере. Над проектом со Starcloud работает компания Iridium.

Источник изображения: Starcloud

По информации Datacenter Dynamics, в компании рассчитывают использовать в 100 раз более производительные ускорители, чем те, что когда-либо использовались в космосе. В частности, речь идёт о применении «наземных» чипов NVIDIA. Тестовый спутник должен обеспечить обучение ИИ, инференс и периферийные вычисления для других спутников.

Собственные проекты есть и у конкурентов. Ещё в конце 2023 года сообщалось, что Axiom Space готовится построить космический дата-центр. Космический буксир Blue Ring Джеффа Безоса (Jeff Bezos) также должен выполнять функции ЦОД, группировку спутников-суперкомпьютеров намерены создать и итальянские военные, аналогичные проекты вынашивают и другие компании.

Стартап Lonestar Data Holdings, по сообщению Reuters, намерен в феврале нынешнего года запустить первый в истории лунный микро-ЦОД. Эта система, по задумке компании, обеспечит ряд преимуществ перед традиционными наземными дата-центрами, включая непревзойденную безопасность и энергетическую эффективность.

Lonestar Data Holdings из Флориды разрабатывает технологии хранения и обработки данных на Луне. Такой подход гарантирует исключительную физическую безопасность оборудования, а также защиту от стихийных бедствий и конфликтов, которые могут поставить под угрозу данные, хранящиеся на Земле.

Стартап опробовал свои решения на борту Международной космической станции (МКС) в 2021 году и на базе лунного посадочного модуля Odysseus («Одиссей») в 2024-м. В рамках намеченной на февраль нынешнего года миссии Lonestar Data Holdings намерена использовать ракету SpaceX Falcon 9 для запуска полностью функциональной системы Freedom Data Center, интегрированной с лунным модулем Athena компании Intuitive Machines. Питание лунный ЦОД будет получать от солнечных батарей. В состав дата-центра включены высоконадёжные твердотельные накопители.

Источник изображения: Lonestar Data Holdings

В число первых клиентов Lonestar Data Holdings, которые изъявили желание хранить свою информацию на Луне, вошли власти штата Флорида, правительство острова Мэн, фирма Valkyrie, занимающаяся разработкой ИИ, и американская поп-рок-группа Imagine Dragons.

Вместе с тем отмечается, что создание лунного дата-центра сопряжено с рядом серьёзных трудностей и ограничений. Это, в частности, суровые условия эксплуатации, фактическая невозможность оперативного обслуживания и высокие расходы. Кроме того, существуют риски, связанные с собственно запуском оборудования в космос. Поэтому информацию, хранящуюся в базе лунного ЦОД, планируется дублировать на объекте Flexential в Тампе (штат Флорида).

Добавим, что в марте 2023 года Lonestar Data Holdings привлекла $5 млн от Scout Ventures, Seldor Capital, 2 Future Holding, The Veteran Fund, Irongate Capital, Atypical Ventures и KittyHawk Ventures. Позднее стартап получил на развитие ещё $825 тыс. В общей сложности на сегодняшний день Lonestar собрала почти $10 млн.

В начале февраля 2024 года ракета поразила судно Rubymar в Красном море. Повреждённое судно тонуло неделями, на 70 км протащив за собой якорь, разорвавший три интернет-кабеля, на которые приходилось четверть интернет-трафика между Европой и Азией. На ремонт кабелей ушли месяцы. Теперь в рамках проекта HEIST в НАТО начали тестировать систему перенаправления трафика через околоземное пространство, сообщает IEEE Spectrum.

На подводные волоконно-оптические линии связи приходится более 95 % межконтинентального интернет-трафика. Общая протяжённость 500-500 кабелей, проложенных по дну, составляет 1,2 млн км. По некоторым оценкам, ВОЛС обеспечивают финансовые транзакции более чем на $10 трлн ежедневно. Сами кабели находятся глубоко, они довольно тонкие и, по сути, не имеют никакой защиты на глубине. Если значительный ущерб может нанести повреждение одного или нескольких кабелей, то настоящая катастрофа для владельцев и пользователей может произойти, если атака произойдёт на государственном уровне.

Источник изображения: HEIST

Поэтому НАТО запустила пилотный проект HEIST (hybrid space-submarine architecture ensuring infosec of telecommunications). HEIST должен помочь в быстром определении точного местоположения повреждённого участка кабеля. Кроме того, проект направлен на создание «обходных путей» передачи данных в случае обрыва. В числе прочего предусматривается и передача информации через спутники на орбите.

В 2025 году планируется начать испытания на южном побережье Швеции — интеллектуальные системы, возможно, позволят определять места разрывов с точностью до метра. Кроме того, будут вестись работы над протоколами быстрого перенаправления данных на доступные спутники. Также эксперты будут разбираться в правилах использования подводных кабелей — пока нет единого органа, контролирующего их работу. В проекте приняли участие исследователи из Исландии, Швеции, Швейцарии, США и других стран.

Источник изображения: Submarine Cable Map

В TeleGeography напоминают, что безо всяких диверсий ежегодно происходит около 100 обрывов кабелей. Большинство из них устраняются специально оборудованными судами. На весьма дорогой ремонт может уйти от нескольких дней, недель или месяцев. В некоторых случаях речь может идти даже о годах. До сих пор у операторов связи и даже некоторых стран не было альтернатив на случай обрыва. Например, Исландию, на базе ЦОД которой работают многие финсервисы и выполняется много облачных вычислений, связывают с Европой и Северной Америкой всего четыре кабеля.

Спутники способны помочь в передаче данных, но главным ограничением является их малая пропускная способность, которая на порядки меньше, чем у оптоволокна — единицы Гбит/с против десятков или сотен Тбит/с. HEIST предполагает развитие спутниковой связи, в том числе с использованием лазеров для коммуникаций. Над похожими проектами работают NASA, Starlink и Amazon. В NASA уверены, что лазеры смогут ускорить передачу минимум в 40 раз.

Впрочем, это всё ещё далеко до пропускной способности кабелей, да и лазеры имеют ряд технических ограничений, мешающих повсеместному применению. Над повышением пропускной способности и сокращением времени задержки и будут работать в HEIST, хотя пока ни один из способов не является панацеей. Заявляется, что вся работа HEIST будет максимально публичной — люди смогут активно обсуждать и критиковать идеи, и способствовать его быстрому развитию.

Российский хостинг-провайдер RuVDS и компания Positive Technologies сообщили о запуске состязания по спортивному хакингу в формате CTF (Capture the Flag). Особенность мероприятия заключается в том, что участникам предстоит взломать спутник-сервер, который начал работу на орбите Земли в текущем месяце.

Пусковой контейнер со спутником RuVDS был доставлен в космос ракетой-носителем «Союз-2.1б» 27 июня. Подготовкой миссии занималась компания «Стратонавтика», которая разработала «материнский» спутник — «СтратоСат ТК-1». Космический аппарат позволит исследователям изучить работу оборудования, в условиях невесомости, высокой радиации и экстремальных температур.

Анонсированные хакерские CTF-состязания включают в себя семь заданий, для выполнения которых участникам потребуется продемонстрировать знание различных аспектов информационной безопасности. Кроме того, энтузиастам предстоит взломать ИИ-систему на основе языковой модели ChatGPT.

Источник изображения: RuVDS

Участникам будут предложены задачи, разработанные специально для CTF-мероприятия, которое проходило на Positive Hack Days в мае 2023 года. Отмечается, что задания разрабатывались таким образом, чтобы объединить интересы самой разной аудитории — от радиолюбителей до опытных хакеров.

Новое состязание стартовало сегодня — оно продлится приблизительно 90 часов. Для участия в хакатоне не требуется регистрация, но сам он начнется неожиданно. Победитель получит денежное вознаграждение от RuVDS, а наиболее отличившиеся участники соревнований — подарки от Positive Technologies.

UPD: впоследствии выяснилось, что возник сбой, из-за которого RuVDS не полностью удалось реализовать задуманные проекты.

Периферийные вычисления подразумевают работу достаточно мощных серверов в нестандартных условиях. Казалось бы, 400 километров — не такое уж большое расстояние. Но если это высота орбиты космической станции, то более «периферийное» место найти будет сложно. А ведь если человечество планирует и далее осваивать космос, оно неизбежно столкнётся и с проблемами, свойственными космическим ЦОД.

Первый космический суперкомпьютер, как его окрестили создатели из HPE, появился в 2017 году и успешно проработал на орбите 615 дней. Инженеры учли выявленные особенности работы такой системы на орбите и в прошлом году отправили на МКС Spaceborne-2 (SBC-2), который стал вдвое производительнее предшественника.

HPE Spaceborne-1

Хотя SBC-2 по земным меркам и невелик и состоит всего из двух вычислительных узлов (HPE Edgeline EL4000 и HPE ProLiant DL360 Gen10, совокупно чуть более 2 Тфлопс), это самая мощная компьютерная система, когда-либо работавшая в космосе. К тому же, это единственная космическая вычислительная система, оснащённая ИИ-ускорителем NVIDIA T4.

HPE Spaceborne-2 (Изображения: HPE)

Теперь же HPE сообщает, что эта машина меньше чем за год помогла в проведении 24 важных научных экспериментов. Всё благодаря достаточно высокой производительности. Одним из первых стал стал анализ генов — обработка данных непосредственно на орбите позволила снизить объём передаваемой информации с 1,8 Гбайт до 92 Кбайт. Но это далеко не единственный результат.

Так, ИИ-ускорители были задействованы для визуального анализа микроскопических повреждений скафандров, используемых для выхода в открытый космос. Они же помогли в обработке данных наблюдения за крупными погодными изменениями и природными катаклизмами. Также был проведён анализ поведения металлических частиц при 3D-печати в невесомости, проверена возможность работы 5G-сетей космических условиях, ускорены расчёты требуемых объёмов топлива для кораблей и т.д.

Ряд проблем ещё предстоит решить: в частности, в условиях повышенной космической радиации существенно быстрее выходят из строя SSD, что естественно для технологии, основанной на «ловушках заряда». По всей видимости, для дальнего космоса целесообразнее будет использовать накопители на базе иной энергонезависимой памяти. Впрочем, при освоении Луны или Марса полагаться на земные ЦОД тоже будет трудно, а значит, достаточно мощные вычислительные ресурсы придётся везти с собой.

Бытует мнение, что в космической отрасли используется всё самое лучшее, включая компьютерные компоненты. Это не совсем так: вы не встретите в космических аппаратах 18-ядерных Xeon и ускорителей Tesla. Во-первых, энергетические резервы за пределами Земли строго ограничены, и даже на МКС никто не будет тратить несколько киловатт на питание «космического суперкомпьютера». Во-вторых, практически вся электроника, работающая за пределами атмосферы, выпускается в специальном радиационно-стойком исполнении. Чаще всего за счёт техпроцессов «кремний на диэлектрике» (SOI) и «сапфировая подложка» (SOS), используется также биполярная логика вместо менее стойкой к внешним излучениям CMOS.

Мини-кластер в космическом исполнении. Охлаждение жидкостное

Мощными в космосе считаются такие решения, как BAE Systems серии RAD, особенно новая RAD5500 (от 1 до 4 ядер, 45-нм SOI, PowerPC, 64 бита). Четырёхъядерный вариант RAD5545 развивает производительность более 3,7 гигафлопс при потреблении около 20 ватт. Иными словами, вычислительные мощности в космосе тоже растут, но совсем иными темпами, нежели на Земле. Тому подтверждением служит недавно вступивший в строй на борту Международной космической станции компьютер HPE Spaceborne. Если на Земле мощность суперкомпьютеров измеряется десятками и сотнями петафлопс, то Spaceborne куда скромнее — судя по проведённым тестам, его вычислительная мощность достигает 1 терафлопса. Достигнута она путём сочетания современных процессоров Intel с ускорителями NVIDIA Tesla P100 (NVLink-версия).

Конфигурация каждого из узлов Spaceborne

Для космических систем это большое достижение, и не стоит иронизировать над этим показателем производительности. Интересно, что сама по себе система Spaceborne, доставленная на борт станции миссией SpaceX CRS-12, является своего рода экспериментом на тему «как чувствуют себя в космосе обычные компьютерные комплектующие». Это связка из двух серверов HPE Apollo 40 на базе Intel Xeon, объединённая сетью со скоростью 56 Гбит/с. 14 сентября на систему было подано питание (48 и 110 вольт), а недавно проведены первые тесты High Performance LINPACK.

Системы охлаждения и электропитания Spaceborne

Пока Spaceborne не будет использоваться для анализа научных данных или управления какими-либо системами станции. Его миссия — продемонстрировать то, насколько живучи обычные серверы в космосе. Результаты постоянных тестов будут сравниваться с аналогичной системой, оставшейся на Земле. Тем не менее, достижение первого терафлопса в космосе является своеобразным мировым рекордом. Это маленький шаг для супервычислений, но большой для всей космической индустрии, поскольку за Spaceborne явно последуют его более совершенные и мощные потомки.