به عصر مرکز داده های هسته ای خوش آمدید | دانش مرکز داده

من مشتاقانه منتظر نوشتن این مقاله بودم. در چند سال گذشته، بحث در مورد مصرف انرژی در صنعت مراکز داده همچنان افزایش یافته است. با این حال، در طول سال گذشته، تغییر قابل توجهی در فناوری رخ داده است که باعث افزایش فوریت گفتگو در مورد انرژی های تجدید پذیر و پاک شده است.

بیایید با بیانیه پایان نامه شروع کنیم: سرعت تکامل فناوری ما به سرعت در حال ناپایدار شدن است.

این آمار را از شرکت تحقیقاتی Omdia در نظر بگیرید. در سه ماهه دوم سال 2023، Omdia تخمین زد که Nvidia بیش از 900 تن (1.8 میلیون پوند) پردازنده گرافیکی محاسباتی H100 را برای موارد استفاده از هوش مصنوعی (AI) و محاسبات با کارایی بالا (HPC) ارسال کرده است. درست خواندید – ما اکنون به جای واحدهای فروخته شده، محموله های GPU را بر اساس وزن اندازه گیری می کنیم. به طور حکایتی، در یک کنفرانس اخیر، کریس کرازبی، مدیر عامل قطب داده مراکز داده، مقداری محاسبات در این زمینه انجام داد. اگر همه این پردازنده‌های گرافیکی را یک‌جا به اینترنت بیاورید، بیش از 30 گیگاوات انرژی مصرف می‌کند.

چگونه می توانیم این میزان مصرف انرژی را کنار بگذاریم؟ در این لحظه، کدام بازار می تواند بازگردد و بگوید ما اینقدر انرژی پاک داریم که برای موارد استفاده از هوش مصنوعی فراهم کنیم؟ در طی یک مکالمه اخیر، ارائه دهندگان خدمات برق گفتند که باید نیروگاه های انرژی زغال سنگ را برای حمایت از این موارد استفاده جدید ایجاد کنند. این کمی مضحک است، جایی که ما باید از سوخت‌های فسیلی برای تامین انرژی برخی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های جهان استفاده کنیم.

قبل از اینکه ادامه دهیم، نمی‌خواهم این مقاله را درباره هوش مصنوعی مولد بسازم. بنابراین، اجازه دهید چند چیز را از سر راه برداریم. ما می دانیم که این فناوری راه به جایی نمی برد. چیزی که ما اکنون تجربه می کنیم کمتر یک تغییر تکنولوژی و بیشتر یک تغییر در بشریت است. ما به طور کامل نحوه تعامل با داده ها را تغییر داده ایم زیرا ما می توانیم برای اولین بار در تاریخ بشر مجموعه ای از داده ها را پرس و جو کنیم و پاسخ “آگاهانه” را دریافت کنید. حتی اگر از ChatGPT استفاده نکرده باشید، اگر در چند ماه گذشته به سادگی از Google یا Bing استفاده کرده باشید، کاربر هوش مصنوعی مولد هستید. به همین سرعت این تکامل در سال گذشته اتفاق افتاده است.

با توجه به این موضوع، اجازه دهید در مورد گوریل 500 پوندی تولید شده توسط GPT در اتاق صحبت کنیم. یعنی چگونه به همه این اکوسیستم های تشنه تراکم هوش مصنوعی نیرو می دهیم؟ در گزارش مرکز داده AFCOM در سال 2024، اکثر پاسخ دهندگان (53 درصد) بر این باورند که بارهای کاری جدید هوش مصنوعی (هوش مصنوعی مولد) ظرفیت مورد نیاز صنعت کولوکیشن را افزایش می دهد. در نتیجه، نیازهای برق نیز تغییر خواهد کرد.

مقدار انرژی که هوش مصنوعی مولد مصرف می کند می تواند بسیار حیرت انگیز باشد. یک جستجوی گوگل می تواند یک لامپ 100 واتی را برای حدود 11 ثانیه روشن کند. نمونه‌های مشابه GPT می‌توانند بین ۶۰۰ تا ۸۰۰ برابر قدرتمندتر از یک جستجوی گوگل باشند.

روی آوردن به یک منبع انرژی جدید: انرژی هسته ای

به همان سرعتی که هوش مصنوعی مولد بازار را به خود اختصاص داده است، مکالمات جدیدی در مورد منابع انرژی وجود داشته است که مدت زیادی است در اطراف وجود داشته است. به طور مشخص، انرژی هسته ای. برت کوگلماس، مدیرعامل Last Energy، توسعه‌دهنده راکتورهای کوچک مدولار (SMR) برای نهادهای بخش خصوصی، از جمله مراکز داده، می‌گوید: «ما جهانی را تصور می‌کنیم که در آن هیچ محدودیتی برای انرژی وجود ندارد. ما می خواهیم مردم به سبک زندگی پر انرژی زندگی کنند. برای تحقق این امر، تولید انرژی باید از اثرات زیست محیطی جدا شود و بنابراین، انرژی پاک باید فراوان و ارزان باشد.

من این موضوع را با برت در میان گذاشتمو او چندین نکته کلیدی را در مورد آنچه که بخش هسته ای برای رسیدگی به تقاضای فزاینده انرژی از مراکز داده باید انجام دهد، بیان کرد. اول، باید تمرکز لیزری بر قابلیت تحویل داشته باشد و از فناوری شروع شود. بسیاری از طرح‌های راکتور جدید وجود دارد که همه از نقطه نظر مهندسی قانع‌کننده هستند. با این حال، طرح های برنده از فناوری های اثبات شده برای خدمت به این بازار و موفقیت تجاری استفاده می کنند. Last Energy از طراحی ثابت شده راکتور آب سبک استفاده می کند که برای مقیاس مدرن مدرن شده است. با تولید طرح و اندازه مناسب آن برای مصارف تجاری مانند مراکز داده، آنها می توانند سریع تر، مقرون به صرفه تر ارائه دهند و ریسک تامین مالی و تحویل پروژه را به حداقل برسانند. SMR های Last Energy تا 95% از پیش مونتاژ شده اند، در کامیون ها تحویل داده می شوند و مونتاژ در سایت. در حالی که هر واحد یک SMR 20 مگاواتی است، آنها می توانند به جای ساختن (و صدور مجوز) طراحی کارخانه سفارشی، تقاضا را با نصب به اندازه نیاز مشتری برآورده کنند. فرمول در حال یافتن کشش است و این شرکت قراردادهایی را برای چندین واحد از نیروگاه PWR-20 خود منعقد کرده است.

بیل کلیمننمونه اولیه نیروگاه هسته ای 20 مگاواتی Last Energy در مقیاس میکرو

نمونه اولیه نیروگاه هسته ای 20 مگاواتی Last Energy در مقیاس میکرو

به گفته کوگلماس، هسته ای نه تنها بهترین راه پیش روی این بخش است، بلکه ممکن است تنها راه باشد: «بخش مرکز داده یک برنامه ایده آل برای انرژی هسته ای در محل است. شما صنعتی دارید که به همان سرعتی که برنامه های توسعه و زنجیره های تامین اجازه می دهند در حال رشد است که به طور فزاینده ای با محدودیت های منبع تغذیه مواجه است. این صنعت متعهد به تامین برق بدون کربن است اما به نیروی بار پایه که به طور سنتی توسط نیروگاه های گاز یا زغال سنگ تامین می شود نیاز دارد. هسته ای راه حل است و صنعت به سرعت متوجه این موضوع شده است.”

Last Energy تنها شرکتی نیست که برای حمایت از هسته ای بیشتر برای صنعت ما جهش می کند. کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای قبلا تایید شده یکی دیگر راکتور مدولار کوچک طراحی (SMR) در ایالات متحده: SMR پیشرفته «آب سبک» NuScale که بیش از 400 مگاوات تولید می کند.

در اکتبر 2023، ارائه دهنده میزبانی استاندارد Power اعلام کرد که قصد دارد از SMR های NuScale برای ساختن دو نیروگاه هسته ای در اوهایو و پنسیلوانیا تا سال 2029 نزدیک به 2 گیگاوات برق به مراکز داده مجاور ارائه خواهند کرد. خریداری شده است 641 هکتار برای یک پروژه که شامل استفاده از چهار تا شش SMR برای تامین انرژی 20 تا 30 مرکز داده، تولید سوخت هیدروژن و تامین برق پشتیبان برای شبکه ویرجینیا.

و اگر به آخرین تحولات نگاه کنیم، می بینیم که اپراتورهای مرکز داده میلیون ها دلار برای دسترسی به انرژی هسته ای پرداخت می کنند. Equinix به تازگی 25 میلیون دلار درآمد داشته است پیش پرداخت به شرکت راکتور هسته‌ای Oklo برای تهیه حداکثر 500 مگاوات انرژی هسته‌ای.

علاقه رو به رشد

علاقه فزاینده ای به سیستم های هسته ای در فضای مرکز داده وجود دارد. بین سال جاری تا سال گذشته، طبق گزارش مرکز داده ایالت AFCOM، پاسخ دهندگانی که اظهار داشته اند که از انرژی هسته ای استفاده خواهند کرد یا حداقل به آن نگاه خواهند کرد، بیش از دو برابر شده و تقریباً به یک چهارم پاسخ دهندگان رسیده است (21 درصد از 10 درصد افزایش یافته است. ٪ در سال گذشته).

امسال، در رویداد جهانی مرکز داده AFCOM، دکتر ریان بحران، که در حال حاضر به عنوان دستیار مدیر فناوری و استراتژی هسته ای در دفتر سیاست علم و فناوری کاخ سفید (OSTP) فعالیت می کند، تغییرات پویا در استفاده از انرژی پاک را بررسی کرد. و سیاست هایی که جهان ما را تغییر می دهند.

AFCOM / Data Center Worldدکتر ریان باهران در حال سخنرانی در مرکز داده جهانی 2024

دکتر ریان باهران در حال سخنرانی در مرکز داده جهانی 2024

دکتر باهران در سخنرانی اصلی خود به نقش حیاتی فناوری‌های هسته‌ای در تقویت شبکه‌های انرژی، ارائه یک منبع انرژی پایدار و کارآمد که مکمل انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب مانند خورشید و باد است، پرداخت. نکته برجسته او بحث در مورد تلاقی انرژی هسته ای با زیرساخت دیجیتال بود.

دکتر باهران گفت: «در اکتبر گذشته، دولت دستور اجرایی مهمی را صادر کرد تا اطمینان حاصل شود که ایالات متحده در به کار بستن وعده و مدیریت خطرات هوش مصنوعی، از جمله پیشروی در نوآوری و رقابت، پیشتاز است.

در واقع، بازار کار مرتبط با هوش مصنوعی به سرعت در حال رشد است و در حال حاضر دو درصد از کل مشاغل اضافه شده به ایالات متحده را شامل می شود. همه این پیشرفت‌های فناوری بار اضافی را به زیرساخت‌های تولید برق ما اضافه می‌کند و این پتانسیل را دارد که به‌طور چشمگیری بر بخش‌های انرژی و برق تأثیر بگذارد.

دکتر بحران افزود: «بهترین تخمین ما نشان می‌دهد که مراکز داده در حال حاضر حدود یک تا دو درصد از مصرف برق سالانه ایالات متحده را مصرف می‌کنند و بخش وسیع‌تر فناوری اطلاعات حدود پنج درصد از کل مصرف ایالات متحده را تشکیل می‌دهد. در کانون‌های محاسباتی مانند آتلانتا، ویرجینیای شمالی، فینیکس و بخش‌هایی از تگزاس و کالیفرنیا، مراکز داده نسبت بسیار بیشتری از بارهای منطقه‌ای را نشان می‌دهند و فشار زیادی را بر شبکه‌ها و تاسیسات برقی وارد می‌کنند. بسیاری از برآوردهای ملی نشان می دهد که بارگذاری مراکز داده تا سال 2030 دو برابر می شود.

با توجه به هوش مصنوعی مولد و برنامه‌های کاربردی جدید پیرامون داده‌ها، دکتر باهران به انرژی هسته‌ای و تأثیر آن بر زیرساخت‌های دیجیتال توجه کرد. هوش مصنوعی حدود 40 درصد از بار مرکز داده را به عنوان محرک اصلی رشد آینده نشان می دهد. در حالی که به وضوح در این پیش‌بینی‌ها ابهاماتی وجود دارد که ناشی از مواردی مانند سرعت پذیرش هوش مصنوعی، شکل مدل‌های کسب‌وکار هوش مصنوعی، و پتانسیل برای کارایی‌های آینده است، اما می‌دانیم که جفت کردن مراکز داده با راکتورهای هسته‌ای کیفیت بالا و پردرآمد را به همراه دارد. شغل برای چندین دهه ایده خوبی است.»

این گفتگوها برای کسانی که در حوزه انرژی و زیرساخت دیجیتال هستند، نمی توانند به زودی انجام شوند.

اندرو بوچمن، کارشناس ارشد غیر مقیم مرکز انرژی جهانی و استراتژیست ارشد شبکه و مدافع زیرساخت در آزمایشگاه ملی آیداهو (INL) می‌گوید: «اولین چیزی است، وضعیت مرغ یا تخم‌مرغ». ما در اواسط سال 2024 هستیم و وارد چیزی شده ایم که برخی آن را “دستکش برق رسانی” می نامند. این شبکه شامل یک شبکه برق قدیمی ترش خورده است که قرار است از آن خواسته شود تا بار مادری از بارهای کاری جدید را که برای کمک به کربن زدایی و تقویت اقتصاد است، پشتیبانی کند.

با این حال، بوچمن اشاره می کند که این مدرن سازی برقی آسان نخواهد بود. او گفت: «و برای سخت‌تر کردن اوضاع، باید این اتفاق بیفتد در حالی که دی‌اکسید کربن یا متان بیشتری به جو اضافه نکنیم».

او خبرهای خوبی را اضافه کرد: «پاسخ ممکن است در قلمروی از فیزیک باشد که ما در اواسط قرن گذشته مهار کردیم. و علی‌رغم چالش‌های زیادی که از نظر برداشت عمومی و هزینه‌ها با آن روبرو بوده است، یک چیزی که مدت‌هاست گفته‌ام این است که وقتی نگرانی‌های اقلیمی نگرانی‌های انرژی هسته‌ای را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد، همه به دنبال آن خواهند بود. [an SMR or microreactor]”

برای رسیدن به هدف، بوچمن چند نمونه از چگونگی تأثیر این منابع هسته ای بر محدودیت های فعلی قدرت هوش مصنوعی ارائه کرد. «اگر آنها توسط NRC تأیید شده بودند و می‌توانستند امروز در مقیاس بزرگ ساخته شوند، به‌ویژه برای حمایت از رونق GenAI، می‌بینید که آنها از قفسه‌ها پرواز می‌کنند. متأسفانه، مدت زمان تأخیر وجود دارد. اما افرادی که در آزمایشگاه ملی من در آیداهو، در صنعت و جاهای دیگر مشغول به کار هستند، شبانه روز کار می کنند تا طرح های جدید را در سریع ترین زمان و با خیال راحت به نتیجه برسانند.”

چند فکر نهایی – بیل کلیمن

من واقعاً در مورد این آخرین تحولات هیجان زده هستم. برنامه های نوظهور و طرح های دولتی از SMR ها و سیستم های هسته ای پیشرفته پشتیبانی می کنند. این برنامه‌ها در لبه فناوری هسته‌ای قرار دارند و راه‌حل‌های ایمن‌تر، انعطاف‌پذیرتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر را ارائه می‌کنند که با نیازهای انرژی مدرن ما هماهنگ است.

در حالی که من دوست دارم این موضوع را با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار دهم، در این که چه مقدار می توانم در یک مقاله بگنجانم محدود هستم. با این حال، من می خواهم به طور خلاصه به ایمنی اشاره کنم. وقتی با برت از Last Energy صحبت کردم، او به وضوح گفت: «رآکتورهای مبتنی بر آب، حتی راکتورهای قدیمی، دارای مشخصات ریسک ذاتی نیستند که مردم فکر می‌کنند.» علاوه بر این، طراحی های مدرن، فناوری های هسته ای را بسیار ایمن تر از گذشته کرده است.

در نهایت، برای انرژی بخشیدن به هوش مصنوعی، باید خلاق باشیم. ما از رهبران مراکز داده می‌خواهیم تا زیرساخت‌های فیزیکی را در مصرف انرژی چندین برابر نسبت به یک یا دو سال پیش مستقر کنند. واقعیت ساده این است که ما باید به منابع انرژی جدید، سازگار و پاک نگاه کنیم که می توانند انرژی های تجدیدپذیر متناوب را تکمیل کنند. من احساس می‌کنم ظهور هوش مصنوعی شاهد ظهور سریع راه‌حل‌های قدرت جدید و نوآورانه برای پشتیبانی از زیرساخت‌های دیجیتال مدرن خواهد بود.