Trung Quốc xây dựng mạng lưới siêu máy tính trên không gian

Mô hình chòm vệ tinh điện toán Three-Body của Trung Quốc, với các vệ tinh kết nối và trao đổi dữ liệu trên quỹ đạo, hướng tới khả năng xử lý dữ liệu trực tiếp trong không gian. Ảnh: South China Morning Post.

Không chỉ dừng lại ở việc đưa các thiết bị tính toán lên vũ trụ, sáng kiến này hướng tới hình thành một hệ thống điện toán phân tán quy mô lớn, kết nối các vệ tinh viễn thám, vệ tinh truyền thông và vệ tinh chuyên dụng có năng lực xử lý dữ liệu mạnh. Qua đó, Trung Quốc kỳ vọng khai thác không gian như một nền tảng hạ tầng điện toán bổ sung cho các trung tâm dữ liệu trên mặt đất.

HÌNH THÀNH HẠ TẦNG ĐIỆN TOÁN TRÊN QUỸ ĐẠO

Theo China Daily, Xingyun Space AI Technologies, một liên doanh được thành lập tại thành phố Hợp Phì, tỉnh An Huy, Trung Quốc, đã chính thức ra đời nhằm triển khai sáng kiến xây dựng mạng lưới điện toán không gian.

Dự án do Viện Nghiên cứu Thông tin Hàng không Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn dắt, với sự tham gia của các doanh nghiệp có vốn đầu tư từ viện nghiên cứu này và các nhà đầu tư thuộc sở hữu nhà nước.

Ông Wu Yirong, Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đồng thời là lãnh đạo học thuật của Viện Nghiên cứu Thông tin Hàng không Vũ trụ, cho biết mô hình vận hành vệ tinh truyền thống đang bộc lộ những hạn chế đáng kể về thời gian xử lý dữ liệu.

Theo phương thức hiện nay, vệ tinh thu thập hình ảnh và dữ liệu, sau đó truyền các tệp dữ liệu thô về Trái Đất để các hệ thống máy tính trên mặt đất xử lý. Quy trình này có thể gây ra độ trễ lớn, đặc biệt đối với dữ liệu thu thập từ các khu vực đại dương, hoạt động hàng không chung và thiết bị bay không người lái thương mại.

Mạng lưới điện toán không gian được kỳ vọng giải quyết hạn chế này bằng cách tích hợp đồng thời ba năng lực: cảm biến, tính toán và truyền thông trên các vệ tinh. Dữ liệu có thể được phân tích ngay khi thu thập, sau đó kết quả được truyền về mặt đất hoặc chia sẻ với các vệ tinh khác thông qua kết nối tốc độ cao giữa các phương tiện trong quỹ đạo.

Theo đó, hệ thống điện toán trên không gian sẽ hoạt động bổ trợ cho hạ tầng điện toán mặt đất, giúp rút ngắn thời gian xử lý và nâng cao khả năng phản ứng trước những tình huống cần thông tin tức thời.

MÔ HÌNH "ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY KHÔNG GIAN"

Điểm đáng chú ý của sáng kiến Xingyun là định hướng xây dựng một hệ sinh thái điện toán không gian, thay vì chỉ đưa các máy chủ hoặc bộ xử lý lên vệ tinh.

Ông Shao Zongyou, Chủ tịch Xingyun Space AI Technologies, cho biết đây là dự án công nghệ phức hợp, đòi hỏi sự kết hợp giữa viễn thám, công nghệ bán dẫn, mạng lưới không gian, quản lý nhiệt cho tàu vũ trụ, cung cấp năng lượng và điều khiển chòm vệ tinh. Theo kế hoạch, doanh nghiệp sẽ từng bước triển khai ba nhóm vệ tinh chủ lực.

Thứ nhất là các vệ tinh viễn thám được trang bị năng lực điện toán biên hiệu suất cao, cho phép xử lý hình ảnh và dữ liệu quan sát ngay trên quỹ đạo.

Tên lửa Trường Chinh 2D mang theo lô 12 vệ tinh điện toán không gian đầu tiên của Trung Quốc rời bệ phóng tại Trung tâm phóng vệ tinh Tửu Tuyền vào tháng 5/2025. Ảnh: Wang Jiangbo/Xinhua.

Thứ hai là các vệ tinh điện toán đa dụng, có khả năng xử lý những tác vụ tính toán phức tạp hơn.

Thứ ba là các vệ tinh siêu máy tính, được thiết kế với năng lực xử lý cực lớn, đóng vai trò như những trung tâm tính toán trong không gian.

Ba nhóm vệ tinh này sẽ được tích hợp trong mô hình "điện toán đám mây không gian" (Space Cloud), kết nối với hệ thống vệ tinh viễn thám và vệ tinh truyền thông thành một nền tảng dịch vụ thông tin thống nhất.

Đáng chú ý, hệ sinh thái này được định hướng bao phủ toàn bộ chuỗi giá trị, từ sản xuất chip điện toán trong nước, thiết bị vệ tinh, kết nối mạng cho đến các ứng dụng dữ liệu phục vụ người sử dụng.

Khi hoàn thiện, hệ thống có thể kết nối và điều phối thống nhất nguồn lực điện toán giữa không gian và mặt đất, cho phép người dùng tiếp cận năng lực tính toán trên quỹ đạo theo nhu cầu.

AI TRÊN VỆ TINH - CUỘC ĐUA HẠ TẦNG ĐIỆN TOÁN THẾ HỆ MỚI

Một trong những lợi thế quan trọng nhất của điện toán không gian là khả năng xử lý dữ liệu tại nguồn, đặc biệt trong những lĩnh vực mà tốc độ phản ứng có ý nghĩa quyết định.

Ông Huang Cong, nhà nghiên cứu cấp cao tại Trung tâm Khí tượng Vệ tinh Quốc gia Trung Quốc, cho rằng năng lực tính toán tích hợp trên vệ tinh sẽ đóng vai trò quan trọng khi các quốc gia phát triển những chòm vệ tinh có quy mô lên tới hàng nghìn phương tiện.

Trong các hệ thống như vậy, việc duy trì vị trí và quỹ đạo của từng vệ tinh là yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Khi điều kiện thời tiết không gian thay đổi, việc truyền lệnh điều chỉnh từ các trạm mặt đất có thể không đủ nhanh để xử lý những tình huống phát sinh.

Nếu được tích hợp năng lực tính toán và xử lý dữ liệu, các vệ tinh có thể tự phân tích tình hình, điều chỉnh tư thế và vị trí hoạt động nhằm hạn chế rủi ro, đồng thời duy trì sự ổn định của toàn bộ chòm vệ tinh.

Ứng dụng khác được kỳ vọng là hỗ trợ ứng phó thiên tai và cứu hộ cứu nạn. Khi xảy ra thảm họa, các vệ tinh có năng lực điện toán có thể phân tích dữ liệu ngay trên quỹ đạo, nhanh chóng tạo ra hình ảnh và kết quả đánh giá tình hình tại khu vực bị ảnh hưởng.

Điều này có thể giúp các cơ quan chức năng tiếp cận thông tin quan trọng sớm hơn, thay vì phải chờ toàn bộ dữ liệu được truyền về mặt đất rồi mới tiến hành phân tích.

Ngoài ra, mạng lưới điện toán không gian còn được định hướng phục vụ khảo sát tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường, quản lý hoạt động hàng không tầm thấp và nhiều dịch vụ thông tin khác.

Sáng kiến của Xingyun diễn ra trong bối cảnh điện toán không gian đang nổi lên như một hướng phát triển mới của ngành công nghệ toàn cầu.

Trung Quốc không phải quốc gia duy nhất theo đuổi lĩnh vực này. Trước đó, nước này đã triển khai một số chương trình vệ tinh có tích hợp năng lực tính toán AI trên quỹ đạo. Đáng chú ý, chòm vệ tinh điện toán Three-Body do Zhejiang Lab phát triển đã đưa nhóm 12 vệ tinh đầu tiên lên quỹ đạo vào tháng 5/2025. Đến tháng 2/2026, các nhà nghiên cứu Trung Quốc công bố đã triển khai thành công nhiều mô hình AI trên vệ tinh và thử nghiệm kết nối giữa các phương tiện trong không gian.

Trong khi đó, tại Mỹ, SpaceX cũng đang theo đuổi kế hoạch phát triển hạ tầng điện toán AI trên quỹ đạo, cho thấy lĩnh vực này có thể trở thành một mặt trận cạnh tranh mới giữa các cường quốc công nghệ và không gian.

Tuy nhiên, xây dựng các hệ thống điện toán ngoài Trái Đất không đơn thuần là vấn đề đưa chip và máy tính lên vệ tinh. Các doanh nghiệp phải giải quyết nhiều thách thức về bức xạ vũ trụ, nhiệt độ khắc nghiệt, nguồn cung năng lượng, khả năng truyền dữ liệu và chi phí phóng thiết bị.

Đặc biệt, việc phát triển những vệ tinh có năng lực tính toán cao đòi hỏi các công nghệ bán dẫn chuyên dụng, hệ thống làm mát và giải pháp quản lý năng lượng phù hợp với điều kiện vận hành trong không gian.

Vì vậy, dù có tiềm năng lớn, điện toán không gian vẫn cần thời gian để chứng minh hiệu quả kinh tế và khả năng thương mại hóa ở quy mô lớn.

Với Trung Quốc, việc thành lập Xingyun Space AI Technologies cho thấy tham vọng xây dựng một hệ sinh thái công nghệ tích hợp, kết nối ngành công nghiệp vệ tinh với AI, bán dẫn và hạ tầng điện toán quốc gia. Nếu được triển khai thành công, mạng lưới này có thể mở rộng đáng kể năng lực xử lý dữ liệu từ không gian, đồng thời tạo thêm một nền tảng hạ tầng số phục vụ nền kinh tế toàn cầu.