هر روز ، عناوین از پتانسیل تحول محاسبات نسل بعدی ، قول تغییر شکل صنایع ، اقتصادها و حتی زندگی روزمره ما می پردازند. اما در پشت صحنه ، این پیشرفت ها به یک قهرمان کمتر پر زرق و برق متکی است: مرکز داده. بدون تکامل این مراکز فیزیکی ، وعده های نفس گیر فن آوری برش کمی بیشتر از عناوین خواهد بود.
مراکز داده باید به همان سرعت فن آوری هایی که از آنها پشتیبانی می کنند رشد کرده و سازگار شوند. تقاضای برق هوش مصنوعی ، بارهای حرارتی از محیط محاسبات متراکم و وزن فیزیکی شدید سخت افزار مدرن چالش هایی را ایجاد می کند که زیرساخت های میراث نمی توانند از آن استفاده کنند. برآورده کردن این خواسته ها برای رقابت در مشاغل ضروری است و جامعه از موج بعدی نوآوری بهره مند می شود.
قدرت: کوه در حال رشد برای صعود
قدرت خون حیات مراکز داده است و تقاضا با سرعت بی سابقه ای در حال افزایش است. در سطح جهان ، مراکز داده در حال حاضر حدود 200 TWH سالانه مصرف می کنند – حدود 1 ٪ از کل تقاضای برق.
با بار کار AI رانندگی 160 ٪ افزایش پیش بینی شده در استفاده از مرکز داده تا سال 2030 ، این فقط یک چالش نیست. این یک بحران در ساخت است.
چه چیزی این افزایش را هدایت می کند؟ مدل های هوش مصنوعی مانند GPT-4 و DALL-E به هزاران GPU به طور همزمان نیاز دارند و هر کدام نیاز به انرژی بیشتری نسبت به سرورهای سنتی دارند. به عنوان مثال ، آموزش مدلهای بزرگ هوش مصنوعی می تواند روزانه مگاوات قدرت مصرف کند ، و از افزایش کارآیی بسیار زیاد از پیشرفت های سخت افزاری استفاده می کند.
برای مدیریت این کار ، چندین استراتژی در حال ظهور است:
-
سخت افزار خاص AI: توسعه و استقرار تراشه های بهینه سازی شده برای شبکه های عصبی می تواند وظایف را با کارآمدتر پردازش کند و باعث کاهش مصرف انرژی کلی شود. این راه حل های سخت افزاری بار کاری AI را قادر می سازد تا با نیازهای کمتری نسبت به پردازنده های هدف عمومی اجرا شود.
-
ادغام انرژی تجدید پذیر: شرکت هایی مانند آمازون در حال سرمایه گذاری در مزارع عظیم خورشیدی هستند که با ذخیره باتری به مراکز داده برق پایدار هستند.
-
توجه به انرژی هسته ای: این صنعت در حال بررسی راکتورهای مدولار کوچک برای تأمین انرژی پایدار و تجدید پذیر برای مراکز داده هوش مصنوعی آینده است.
خنک کننده: با گرما می جنگید
با مصرف برق بسیار زیاد اتلاف گرمای زیادی به وجود می آید. نیازهای خنک کننده به عنوان بارهای حرارتی سیستم های سنتی مبتنی بر هوا را تحت فشار قرار داده است.
راه حل های متعارف مانند مدیریت پیشرفته جریان هوا و سیستم های کارآمد HVAC در محیط های خاص موفقیت داشته اند. به عنوان مثال ، Prineville ، Oregon ، Oregon ، مرکز داده خنک کننده تبخیر برای کاهش مصرف انرژی.
با این حال ، در محیط های با چگالی بالا ، خنک کننده مایع ضروری می شود. سیستم های خنک کننده مایع نشان دهنده تغییر لرزه ای در نحوه مدیریت مراکز داده بارهای حرارتی است. سیستم های خنک کننده مایع با گردش خنک کننده به طور مستقیم به اجزای سخت افزاری ، راندمان بیشتری را ارائه می دهند و امکان تنظیمات قفسه متراکم را فراهم می کنند. و با آن سیل پیچیدگی عملیاتی به وجود می آید. مقاوم سازی در امکانات موجود نیاز به تعمیرات اساسی زیرساخت ها ، از جمله نصب لوله کشی تخصصی و خنک کننده ها در قفسه های سرور دارد. این سیستم ها فقط گرما را از بین نمی برند. آنها خطرات جدیدی را معرفی می کنند. حتی یک نشت جزئی می تواند منجر به خرابی سخت افزار فاجعه بار ، از بین رفتن داده ها و خرابی قابل توجهی شود.
این سیستم ها در حالی که قول می دهند ، چالش هایی مانند هزینه های اولیه بالاتر ، پیچیدگی نگهداری و لزوم محافظت در برابر نشت را به وجود می آورند. برای کاهش این خطرات ، مراکز داده در حال اتخاذ سیستم های پیشرفته تشخیص نشت برای شناسایی ناهنجاری های فشار یا سرعت جریان در زمان واقعی هستند. جفت شدن این حفاظت ها با دریچه های خاموش خودکار ، مهار سریع هرگونه نقض را تضمین می کند و آسیب های احتمالی را به حداقل می رساند. با وجود وعده کارآیی ، اتخاذ خنک کننده مایع در مقیاس نیاز به برنامه ریزی متفکرانه ، نگهداری مداوم و ادغام دقیق در گردش کار عملیاتی دارد.
در همین حال ، نوآوری با ادامه می یابد استفاده مجدد از حرارت زبالهبشر برخی از امکانات آب گرم شده را از سیستم های خنک کننده گرفته تا گرمی ساختمانهای همسایه ، کاهش زباله های انرژی و حمایت از جوامع محلی بازگرداند.
وزن: چالش جسمی چگالی
مراکز داده امروز تحت فشار فیزیکی نوآوری قرار می گیرند. GPU های با کارایی بالا ، که برای محاسبات AI و کوانتومی بسیار مهم است ، می تواند وزن قفسه را تا 50 ٪ افزایش دهد. استاندارد صنعت برای بارگیری کف – حدود 2000 پوند در هر قفسه – اغلب برای این مجموعه ها ناکافی است.
برای مقابله با این ، مراکز داده از راه حل هایی مانند:
-
طبقه های تقویت شده: سیستم های کفپوش به روز شده اطمینان می دهند که امکانات می توانند بارهای سنگین تری را بدون به خطر انداختن ایمنی پشتیبانی کنند.
-
طرح بندی استراتژیک: توزیع تجهیزات سنگین تر در امکانات باعث کاهش استرس در مناطق جداگانه می شود.
-
طرح های مبتنی بر غلاف: اتاقهای ماژولار تخصصی منزوی سخت افزار با چگالی بالا، محدود کردن تأثیر بر ساختار اصلی.
فشارهای نظارتی و مقاومت در جامعه
فراتر از چالش های فنی ، مراکز داده با فشارهای خارجی روبرو هستند که رشد آنها را تهدید می کند. دولتها در حال بررسی دقیق هستند و اقداماتی مانند دستورالعمل بهره وری انرژی اتحادیه اروپا نیاز به گزارش دقیق از انرژی و استفاده از آب دارد.
کمبود آب مسئله دیگری است. سیستم های خنک کننده در مراکز داده بزرگ می توانند سالانه میلیون ها گالن مصرف کنند و نگرانی هایی را در مناطق مستعد خشکسالی ایجاد کنند. از آنجا که خواسته های هوش مصنوعی و محاسبات مراکز داده را به خط مقدم نوآوری می اندازد ، سخت است که از طنز تنش بین قهرمان بی نظیر امروز و یکی از اصالت های زندگی استفاده کنید.