HPE muốn đưa AI lên Mặt Trăng: Máy tính nhỏ, phép thử lớn trên xe tự hành FLIP

Trước khi những trung tâm dữ liệu ngoài không gian trở thành hiện thực, một chiếc máy tính nhỏ của Hewlett Packard Enterprise (HPE) có thể sớm xử lý trí tuệ nhân tạo ngay trên bề mặt Mặt Trăng. Spaceborne Computer 4, hay SBC4, dự kiến đồng hành cùng xe tự hành FLIP của Astrolab trong chuyến bay trước cuối năm 2026.

Theo kế hoạch, tên lửa Falcon Heavy của SpaceX sẽ đưa sứ mệnh lên đường, còn tàu đổ bộ Griffin-1 của Astrobotic đảm nhiệm việc đưa FLIP xuống khu vực gần Mons Mouton, ở rìa vùng cực nam Mặt Trăng. Sứ mệnh thuộc chương trình Dịch vụ vận chuyển tải trọng thương mại lên Mặt Trăng của NASA, thường được gọi tắt là CLPS.

Nếu hạ cánh an toàn, FLIP sẽ trở thành một phòng thử nghiệm di động trong khoảng một năm. SBC4 là một trong những thiết bị được mang theo để kiểm chứng khả năng vận hành công nghệ mới giữa môi trường khắc nghiệt, cách xa hạ tầng điện toán trên Trái Đất.

HPE chưa công bố loại chip bên trong SBC4. Theo thông tin được chia sẻ, tính rủi ro cao của sứ mệnh khiến đối tác cung cấp bộ xử lý chưa muốn gắn tên mình với thiết bị trước khi hệ thống hoạt động thành công.

Những thông số đã được tiết lộ gồm một bộ xử lý trung tâm tiết kiệm điện, một bộ xử lý đồ họa và hai ổ lưu trữ thể rắn Kioxia với tổng dung lượng được nêu là 1 TB. Bộ xử lý đồ họa, thường gọi là GPU, có khả năng thực hiện nhiều phép tính song song nên phù hợp với các tác vụ AI. Ổ thể rắn, hay SSD, lưu dữ liệu trên chip nhớ thay vì đĩa quay cơ học.

Toàn bộ máy tính có kích thước khoảng 12,7 × 25,4 cm và dày khoảng 2,5 cm. Thiết kế nhỏ gọn không chỉ để tiết kiệm chỗ: FLIP có nguồn điện hữu hạn và bộ tản nhiệt chỉ thải được một lượng nhiệt nhất định. Vì thế, hiệu năng phải được cân đối với khả năng duy trì hoạt động của cả xe.

NASA dự kiến thử nghiệm các mô hình ngôn ngữ lớn đã được tinh chỉnh trên SBC4. Đây là loại mô hình AI được huấn luyện để xử lý và tạo ngôn ngữ, nhưng quy mô cụ thể của các mô hình trong sứ mệnh chưa được công bố.

Một thử nghiệm sẽ sử dụng kỹ thuật tạo sinh tăng cường truy xuất, gọi tắt là RAG. Thay vì chỉ dựa vào kiến thức đã học, hệ thống tìm thông tin trong kho tài liệu liên quan rồi dùng thông tin đó để hỗ trợ tạo câu trả lời. Trên FLIP, cách tiếp cận này sẽ phục vụ việc tìm kiếm và diễn giải tài liệu lưu sẵn trên xe.

SBC4 còn được giao chạy các thuật toán học máy với dữ liệu từ camera và LiDAR. LiDAR là công nghệ dùng ánh sáng laser để đo khoảng cách, giúp thu thập thông tin về hình dạng và không gian xung quanh. Việc xử lý những dữ liệu này ngay trên xe sẽ kiểm chứng giá trị thực tế của AI trong các nhiệm vụ thăm dò xa Trái Đất.

Ngoài AI, SBC4 sẽ chạy những bài đo hiệu năng tính toán hiệu năng cao, hay HPC. Đây là nhóm tác vụ sử dụng năng lực xử lý lớn để giải quyết các bài toán khoa học và kỹ thuật phức tạp.

Hai phép thử được lên kế hoạch là HPL và HPCG, đều đánh giá hệ thống thông qua những bài toán đại số tuyến tính nhưng có đặc điểm tải tính toán khác nhau. HPL cũng là thước đo quen thuộc của Top500, bảng xếp hạng các siêu máy tính trên thế giới. HPE và Astrolab kỳ vọng gửi kết quả đo từ Mặt Trăng, chứ điều đó chưa đồng nghĩa SBC4 chắc chắn lọt vào bảng xếp hạng.

Những tác vụ nặng còn có thể đem lại một lợi ích khác: tạo nhiệt. Trong các đêm Mặt Trăng kéo dài khoảng 14 ngày Trái Đất, nhiệt phát sinh khi tính toán có thể góp phần giữ ấm cho xe. Đây mới là lợi ích tiềm năng, không phải sự bảo đảm rằng máy tính có thể thay thế hệ thống kiểm soát nhiệt.

SBC4 phải đối mặt với rung động khi phóng và hạ cánh, biến thiên nhiệt độ lớn cùng bức xạ vũ trụ. Mặt Trăng không có lớp khí quyển dày và từ trường bảo vệ như Trái Đất. Dù vậy, HPE vẫn sử dụng phần lớn linh kiện thương mại có sẵn, bao gồm các SSD Kioxia BG6 chuẩn M.2.

Hai ổ được cấu hình RAID 1 bằng phần mềm, tức ghi dữ liệu theo cơ chế sao gương để tạo bản dự phòng. Nếu ổ khởi động gặp vấn đề, hệ thống có thể thử chuyển sang ổ còn lại. Cách làm này tăng khả năng phục hồi nhưng không loại bỏ mọi nguy cơ mất dữ liệu.

Mark Fernandez, nhà khoa học trưởng phụ trách công nghệ và giải pháp không gian của HPE, cho biết kinh nghiệm vận hành máy tính trên Trạm Vũ trụ Quốc tế giúp hãng tự tin hơn với lựa chọn này. Theo ông, các sự cố SSD thời kỳ đầu xuất phát từ tụ điện lỗi, cũng xuất hiện trên những ổ cùng loại dùng dưới mặt đất, chứ không phải do bức xạ. Ông cho biết chưa ghi nhận thêm lỗi SSD kể từ năm 2019.

Lớp bảo vệ quan trọng khác là phần mềm liên tục theo dõi trạng thái phần cứng. Khi thông số vượt ngưỡng, SBC4 có thể giảm tốc độ, ngừng chạy tác vụ hoặc tắt nguồn để tránh hư hại. HPE gọi cách tiếp cận này là tăng khả năng chống chịu của phần cứng bằng phần mềm.

Liên lạc giữa Trái Đất và Mặt Trăng có độ trễ khứ hồi khoảng 2,5 giây. Khoảng chờ đó đủ gây khó khăn cho việc điều khiển tức thời, trong khi băng thông giới hạn khiến việc truyền toàn bộ dữ liệu camera và cảm biến trở nên thiếu thực tế.

SBC4 được thiết kế theo hướng điện toán biên: xử lý dữ liệu ngay gần nơi phát sinh thay vì gửi tất cả về một trung tâm ở xa. Với FLIP, nơi xử lý ấy nằm ngay trên Mặt Trăng.

Theo giám đốc điều hành Astrolab Jaret Matthews, ưu tiên là gửi những thông tin đã được phân tích về Trái Đất thay cho toàn bộ dữ liệu thô khi có thể. Cách làm này vừa tiết kiệm đường truyền, vừa giảm sự phụ thuộc vào kết nối liên tục. Đó cũng là khác biệt giữa một máy tính phục vụ trực tiếp nhiệm vụ thăm dò và tham vọng xây những trung tâm dữ liệu khổng lồ ngoài quỹ đạo, vốn vẫn còn bài toán kinh tế chưa được chứng minh.

Dài khoảng 2,13 m và nặng khoảng nửa tấn, FLIP được giới thiệu là xe tự hành lớn nhất do Mỹ phóng lên Mặt Trăng kể từ xe có người lái của chương trình Apollo. Trên xe có camera, cảm biến, pin mặt trời, bộ tản nhiệt và cả máy chiếu nhằm thử nghiệm cách hiển thị thông tin cho những sứ mệnh tương lai.

Những bánh xe lớn do Venturi Space phát triển cũng là một phần quan trọng của thử nghiệm. Chúng được thiết kế để có khả năng đàn hồi tương tự lốp hơi nhưng không dùng không khí hay cao su. Cùng loại bánh này dự kiến phục vụ xe CLV-1 của NASA, hiện được lên kế hoạch phóng vào năm 2028.

Với HPE, thành công của SBC4 sẽ không chỉ nằm ở một con số hiệu năng. Giá trị lớn hơn là chứng minh máy tính thương mại, được bổ sung cơ chế giám sát và phục hồi phù hợp, có thể đảm nhận công việc hữu ích trên bề mặt Mặt Trăng. Nhưng trước khi AI có thể bắt đầu xử lý dữ liệu tại đó, cả hệ thống vẫn phải vượt qua phép thử quyết định: hạ cánh an toàn và khởi động thành công.