AI ในอวกาศ: เริ่มต้นที่เอดจ์ แล้วสรรค์สร้างเพื่อทุกภารกิจ

ผมเริ่มต้นอาชีพด้วยการทำงานในโครงการกระสวยอวกาศที่ IBM และเคยคิดว่าชีวิตการทำงานของผมจะมุ่งเน้นไปที่อวกาศเป็นหลัก แต่แล้วความสนใจของผมก็เปลี่ยนมาสู่อุปกรณ์คอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีที่สามารถนำการประมวลผลไปสู่คนทั่วไป ความสนใจเหล่านั้นกำลังมาบรรจบกันกับความเป็นจริงของ AI ในอวกาศ ทั้งการประมวลผลแบบ Edge ในดาวเทียมและยานอวกาศในปัจจุบัน รวมถึงแผนการในอนาคตสำหรับศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ในอวกาศ

ตลอดหลายปีที่ผ่านมา AMD ได้สร้างผลิตภัณฑ์โดยคำนึงถึง “ความเป็นจริงของเอดจ์” ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่พลังงานมีจำกัด การเชื่อมต่ออาจไม่เสถียร และความสำเร็จวัดจากการตัดสินใจแบบเรียลไทม์ ไม่ใช่ประสิทธิภาพสูงสุดในทางทฤษฎี เราช่วยนำ AI เข้ามาใช้ในพีซี ระบบอุตสาหกรรม และการใช้งานแบบฝังตัว ด้วยการผสานการประมวลผลแบบหลากหลายเช่น CPU, GPU และ Adaptive Compute เข้ากับรากฐานซอฟต์แวร์ที่แข็งแกร่ง แนวทางนี้ที่เรียกว่า “ยุทธศาสตร์ของระบบเอดจ์” (Edge Playbook) มุ่งเน้นอย่างต่อเนื่องในเรื่องประสิทธิภาพต่อวัตต์และความน่าเชื่อถือในระดับภารกิจวิกฤต ช่วยให้พันธมิตรของเราสามารถปรับขนาดประสิทธิภาพให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของตนได้อย่างลงตัว

เรามองอวกาศเป็นพรมแดนถัดไปและท้าทายที่สุดสำหรับการประมวลผลแบบเอดจ์ (edge computing) หลักการพื้นฐานยังคงเดิม แต่ทุกปัจจัยกลับถูกขยายความสำคัญให้เข้มข้นยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็นข้อจำกัดด้านพลังงานและการระบายความร้อนที่เข้มงวด การสื่อสารที่ไม่ต่อเนื่อง อายุการใช้งานที่ยาวนาน และความสำคัญสูงสุดของความน่าเชื่อถือและความสามารถในการทำงานอัตโนมัติ เรานำสิ่งที่เรียนรู้จากการนำ AI ไปใช้งานที่ขอบเครือข่ายมาขยายต่อสู่งานในอวกาศ ด้วยการออกแบบร่วมกันอย่างเป็นองค์รวม ทั้งในส่วนฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และระบบ เพื่อให้สามารถปรับใช้ระบบอัจฉริยะบนยานอวกาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ อัปเดตข้อมูลได้อย่างมีความรับผิดชอบ และขยายขอบเขตการใช้งานครอบคลุมในหลากหลายภารกิจและรูปแบบอุปกรณ์

ศูนย์ข้อมูลในวงโคจรกำลังเริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้น และในขณะที่เทคโนโลยีนี้กำลังเติบโต การที่ AMD มุ่งเน้นแพลตฟอร์มที่ปรับตัวได้และขยายขนาดได้ พร้อมกับระบบนิเวศแบบเปิด จะช่วยให้พันธมิตรสร้างระบบแบบครบวงจรที่แข็งแกร่งและมีประสิทธิภาพได้

อวกาศคือสภาพแวดล้อมเอดจ์ ที่ท้าทายที่สุด

โอกาสที่จับต้องได้ในทันทีคือระบบอัจฉริยะบนยานอวกาศ ที่สามารถรับรู้ ตัดสินใจ และลงมือปฏิบัติได้ในขณะที่ภารกิจกำลังดำเนินอยู่ ซึ่งอวกาศทำให้การประมวลผลแบบเอดจ์ ไม่ใช่แค่เรื่องที่มีประโยชน์ แต่เป็นเรื่องจำเป็นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ โดย AI ภายในเครื่องจะกลายเป็นแกนหลักของการปฏิบัติการ ซึ่งทุกการส่งข้อมูลลงสู่พื้นโลกมีข้อจำกัด ทุกมิลลิวินาทีของความหน่วงล้วนมีความหมาย และไม่สามารถคาดหวังการเชื่อมต่อได้ตลอดเวลา

การส่งข้อมูลลงสู่พื้นโลกถูกจำกัดด้วยแบนด์วิดท์ พลังงาน และช่วงเวลาที่สามารถสื่อสารได้ ดังนั้นการส่งข้อมูลทั้งหมดไปยังศูนย์ข้อมูลบนพื้นดินจึงไม่มีประสิทธิภาพและใช้เวลานาน AI บนยานอวกาศสามารถคัดกรองข้อมูลที่มีคุณค่าต่ำทิ้งไปได้ (เช่น ภาพที่ถูกเมฆบังในการสำรวจโลก) สามารถตรวจพบเหตุการณ์เร่งด่วนได้อย่างรวดเร็ว (เช่น สัญญาณเริ่มต้นของไฟป่า) และสามารถรองรับการทำงานอัตโนมัติที่ยืดหยุ่นได้แม้ในช่วงที่การเชื่อมต่อขาดๆ หายๆ

การประมวลผลแบบเอดจ์ ช่วยให้ยานอวกาศและดาวเทียมสามารถตีความข้อมูลได้ในระดับท้องถิ่นและดำเนินการกับข้อมูลนั้นได้ทันที แทนที่จะมองแพลตฟอร์มเหล่านี้เป็นเพียงเซ็นเซอร์ที่เก็บข้อมูลดิบส่งกลับมายังโลกเท่านั้น AI ในอวกาศได้เปลี่ยนให้มันกลายเป็นระบบที่สามารถจัดลำดับความสำคัญ บีบอัด และตัดสินใจได้ตั้งแต่จุดที่เก็บข้อมูล โดยใช้เวิร์กโฟลว์ของ AI แบบตัวแทนอัตโนมัติ

และ AI นี้ยังสามารถปรับแต่งได้ตามกรณีการใช้งานและกระบวนการทำงานที่หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นยานสำรวจดาวเคราะห์ที่ต้องหลบหลีกอุปสรรคสิ่งกีดขวาง หรือยานอวกาศที่ต้องตรวจจับความผิดปกติของข้อมูลการตรวจวัดจากระยะไกล ก่อนที่จะลุกลามจนกลายเป็นความล้มเหลวของภารกิจ

ความน่าสนใจของศูนย์ข้อมูลในอวกาศ

มองไปในระยะยาว ความสำเร็จจะอยู่ที่การทำให้การประมวลผลในวงโคจรกลายเป็นความจริง ด้วยความท้าทายจากความต้องการพลังการประมวลผล AI ในศูนย์ข้อมูลที่พุ่งสูงขึ้นจนแทบไม่สิ้นสุด จึงมีความพยายามหลายด้านในการนำการประมวลผลขนาดใหญ่ขึ้นไปไว้ในอวกาศ เพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์และอุณหภูมิที่เย็นกว่า

การประมวลผลในวงโคจรขนาดใหญ่จะถูกจำกัดด้วยพลังงาน การระบายความร้อน ความทนทานต่อรังสี และการสื่อสาร แนวคิดส่วนใหญ่ใช้วงโคจรสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ในแนว “รุ่งเช้า-พลบค่ำ” เพื่อให้ได้รับแสงอาทิตย์ได้มากที่สุดและลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โดยการใช้วงโคจรต่ำของโลกช่วยจำกัดความหน่วงและการสัมผัสกับรังสี หนึ่งในปัญหาที่ยากที่สุดในการแก้ไขคือวิธีระบายความร้อนออกจากระบบประมวลผลขนาดใหญ่ เนื่องจากอวกาศเป็นสุญญากาศ ความร้อนส่วนเกินจึงต้องถูกนำพาออกสู่แผ่นระบายความร้อนเพื่อแผ่รังสีความร้อนออกไปเท่านั้น

เมื่อขยายสู่ขนาดที่มีนัยสำคัญ ความเป็นจริงนี้ผลักดันแนวคิดด้านสถาปัตยกรรมไปสู่ระบบแบบโมดูลาร์ที่สามารถบำรุงรักษาได้ แทนที่จะเป็นระบบแบบเบ็ดเสร็จในชิ้นเดียว หรือ “ศูนย์ข้อมูลในกล่องเดียว” ที่รวมทุกอย่างไว้ด้วยกัน แต่จะเป็นองค์ประกอบจำนวนมากที่ทำงานร่วมกัน โดยแต่ละส่วนจัดการการผลิตพลังงานและการระบายความร้อนของตัวเอง ขณะที่สื่อสารกันผ่านลิงก์ที่มีปริมาณงานสูง

หากขยายไปสู่ระดับการใช้งานขนาดใหญ่ น่าจะส่งผลกับสิ่งต่อไปนี้:

• การติดตั้งแบบโมดูลาร์ที่สามารถขยายศักยภาพไปสู่ระดับหลายเมกะวัตต์ได้ในที่สุด
• การเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบที่มีความเร็วสูงและความหน่วงต่ำ (รวมถึงลิงก์แบบออปติคัลที่มีอัตราการรับส่งข้อมูลสูงกว่ามากและใช้พลังงานต่ำกว่าสิ่งที่ใช้งานกันทั่วไปในปัจจุบัน)

• รูปแบบด้านความน่าเชื่อถือและการเปลี่ยนทดแทนที่ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าโมดูลต่าง ๆ อาจมีอายุการใช้งานจำกัด และสามารถนำออกจากวงโคจรแล้วเปลี่ยนใหม่ได้ คล้ายกับการบริหารจัดการกองยานจำนวนมาก มากกว่ายานอวกาศแบบสร้างครั้งเดียวใช้งานครั้งเดียวในรูปแบบดั้งเดิม

AMD มอบองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับก้าวต่อไปในอนาคต

เทคโนโลยีการประมวลผลแบบปรับแต่งได้ ของ AMD ได้สนับสนุนการสำรวจอวกาศมานานหลายทศวรรษ รวมถึงการประมวลผลภาพและการเร่งความเร็วระบบนำทางสำหรับรถสำรวจดาวอังคารของ NASA และภารกิจ Artemis II (อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความเชี่ยวชาญที่ได้รับการพิสูจน์แล้วของ AMD ในอวกาศ ใน “AMD in Space: Proven Expertise, Products Support Missions”)

แนวทางของ AMD คือการทำให้ ให้ AI สำหรับอวกาศ สามารถสร้างขึ้นได้จริง ไม่ได้เป็นแค่โครงการวิศวกรรมที่ทำครั้งเดียวจบ แต่เป็นการสร้างเส้นทางไปสู่ แพลตฟอร์มที่ทำซ้ำได้ ซึ่งเริ่มต้นจากจากการใช้หน่วยประมวลผลพื้นฐานที่ปรับแต่งและขยายขนาดได้ เพื่อให้สามารถเลือกขนาดที่เหมาะสมที่สุด สำหรับแต่ละภารกิจ ไม่ว่าจะเป็น CPUs, GPUs, FPGAs และตัวเลือกตัวเร่งประมวลผลในส่วนที่จำเป็น ควบคู่กับแนวคิดการออกแบบเชิงโมดูลาร์

แนวทางนี้ขยายกลยุทธ์ด้านเอดจ์ ที่เราได้พิสูจน์แล้วออกไปสู่ห้วงอวกาศ ด้วยการมอบความสอดคล้องของแพลตฟอร์ม แบบเดียวกับที่เราได้ส่งมอบสำหรับการติดตั้งใช้งานบนพื้นโลก เราจึงช่วยให้พันธมิตรสามารถพัฒนาขีดความสามารถได้อย่างต่อเนื่อง โดยไม่ต้องออกแบบสถาปัตยกรรมใหม่ทั้งหมดตั้งแต่ต้น

สิ่งที่สำคัญไม่แพ้กันคือความเปิดกว้าง ภารกิจในอวกาศถูกประกอบขึ้นจากผู้จัดหาสินค้าเฉพาะทางหลายราย และไม่มีผู้จำหน่ายรายใดรายเดียวที่สามารถ (หรือควร) กำหนดโซลูชันทั้งหมดได้แต่เพียงผู้เดียว

AMD กำลังลงทุนในซอฟต์แวร์แบบเปิดและมาตรฐานแบบเปิด เพื่อให้พันธมิตรสามารถบูรณาการ ปรับแต่ง และตรวจสอบระบบแบบครบวงจร ได้ด้วยตัวเลือกที่มากขึ้นและมีอุปสรรคน้อยลง ในด้านซอฟต์แวร์ AMD ROCm™ เป็นส่วนหนึ่งของซอฟต์แวร์สแตกแบบเปิดสำหรับ AI และการประมวลผลประสิทธิภาพสูง HPC ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อช่วยให้นักพัฒนาสามารถเปลี่ยนผ่านจากการเขียนโค้ดระดับพื้นฐาน ) ไปสู่แอปพลิเคชันที่ใช้งานจริงบนตัวเร่งการประมวลผลของ AMD ได้อย่างราบรื่น ในด้านระบบ AMD กำลังช่วยผลักดันมาตรฐานสำหรับ ระบบรักษาความปลอดภัยแบบเปิด การเชื่อมต่อ และ โครงสร้างพื้นฐาน เพื่อให้มั่นใจว่าระบบ AI ประสิทธิภาพสูงจะสามารถขยายขนาดได้โดยไม่เกิดปัญหาการผูกขาดกับผู้ผลิต หรือผู่จัดจำหน่ายรายใดรายหนึ่ง

พรมแดนใหม่: ขยายขีดความสามารถของ AI จากโลกสู่วงโคจร

สิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดในการสนทนานี้คือ การที่ AI กำลังขยายขอบเขตไปยังพื้นที่ที่การประมวลผลสามารถสร้างผลกระทบได้จริง ครอบคลุมสภาพแวดล้อมที่ห่างไกล มีข้อจำกัด และมีความสำคัญต่อภารกิจสูง การนำระบบอัจฉริยะเข้าใกล้แหล่งกำเนิดข้อมูลมากขึ้น ช่วยลดความหน่วงของสัญญาณ ประหยัดแบนด์วิดท์ และพัฒนาผลลัพธ์ของภารกิจให้ดีขึ้น ซึ่งแนวคิดนี้เป็นจริงทั้งในโรงงาน โรงพยาบาล ยานพาหนะ และรวมถึงในอวกาศด้วยเช่นกัน

ที่ AMD เราจะยังคงทำในสิ่งที่พวกเราเชี่ยวชาญที่สุดต่อไป นั่นคือ การออกแบบวิศวกรรมเพื่อการใช้งานจริง การปรับแต่งระบบโดยรวมให้ทำงานร่วมกันได้อย่างสูงสุด และ การสร้างเทคโนโลยีที่ขยายขีดความสามารถได้อย่างมีประสิทธิภาพ — ตั้งแต่บนโลก ไปจนถึงวงโคจร และไกลออกไปกว่านั้น