Центры обработки данных ИИ переходят на высокотемпературные сверхпроводники для революции в энергоснабжении

Глобальный - Информационное агентство Эхбари

Центры обработки данных ИИ переходят на высокотемпературные сверхпроводники для революции в энергоснабжении

Растущие потребности искусственного интеллекта (ИИ) оказывают беспрецедентное давление на мировые энергосистемы и традиционную инфраструктуру центров обработки данных. По мере того как операторы гипермасштабных вычислений спешат наращивать следующее поколение вычислительных мощностей, управляемых ИИ, огромные энергетические потребности бросают вызов существующим сетям производства, передачи и распределения энергии. Этот критический момент заставляет лидеров отрасли исследовать радикально новые решения, и высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) становятся преобразующей технологией, призванной переопределить энергоэффективность и инфраструктурный след для центров обработки данных ИИ.

Традиционные системы передачи и распределения электроэнергии по своей сути страдают от потерь эффективности: Управление энергетической информации США (EIA) сообщает о среднегодовых потерях в размере около 5 процентов только в Соединенных Штатах. Этот показатель может быть значительно выше в других регионах мира. Для энергоемких операций, таких как центры обработки данных ИИ, которые требуют массивной подачи энергии в ограниченных пространствах, эти потери неприемлемы. Следовательно, крупные гиперскейлеры, такие как Amazon Web Services, Google Cloud и Microsoft Azure, активно ищут инновационные пути для увеличения энергетических мощностей и повышения операционной эффективности.

Microsoft, ключевой игрок в этом технологическом сдвиге, является активным сторонником высокотемпературных сверхпроводников как превосходной альтернативы обычной медной проводке. Компания подчеркивает потенциал ВТСП значительно улучшить энергоэффективность за счет минимизации потерь при передаче, повышения устойчивости электрических сетей и уменьшения физического следа центров обработки данных, тем самым снижая их воздействие на окружающую среду и сообщества. «Поскольку сверхпроводники занимают меньше места для перемещения больших объемов энергии, они могут помочь нам создавать более чистые и компактные системы», — заявил Аластер Спирс, генеральный менеджер по глобальной инфраструктуре в Microsoft, в недавнем блоге.

Медь, хотя и является хорошо зарекомендовавшим себя проводником, создает сопротивление при прохождении тока. Это сопротивление приводит к выделению тепла, снижает эффективность и ограничивает количество передаваемого тока. Технология ВТСП принципиально решает эту проблему. Эти передовые материалы, охлажденные до криогенных температур (хотя «высокотемпературные» подразумевает более теплые, чем традиционные сверхпроводники, они все же требуют очень низких температур), демонстрируют почти нулевое электрическое сопротивление. Это позволяет значительно более эффективно передавать энергию без связанного с этим тепловыделения или падения напряжения.

Практические последствия для центров обработки данных ИИ огромны. Кабели ВТСП не только меньше и легче своих медных аналогов, но и способны обеспечивать пропускную способность на порядок выше при том же уровне напряжения, как отметил Спирс. Это позволяет центрам обработки данных размещать огромные электрические нагрузки на значительно меньших площадях, уменьшая потребность в многочисленных подстанциях и оптимизируя ценную недвижимость. Способность эффективно перемещать большие объемы энергии в компактном форм-факторе имеет первостепенное значение для плотных вычислительных сред, требуемых рабочими нагрузками ИИ.

Приверженность Microsoft этой технологии подкрепляется ее значительными инвестициями, включая долю в 75 миллионов долларов США в Veir, пионера в разработке сверхпроводящих энергетических технологий. Проводники Veir используют ленту ВТСП, преимущественно изготовленную из класса материалов, известных как редкоземельный барий-медь-оксид (REBCO). REBCO представляет собой керамический сверхпроводящий слой, тщательно осажденный в виде тонкой пленки на металлическую подложку, а затем сконструированный в прочные проводники, подходящие для сборки силовых кабелей. Тим Хайдель, генеральный директор и соучредитель Veir, объясняет: «Ключевое отличие от меди или алюминия заключается в том, что при рабочей температуре сверхпроводящий слой пропускает ток практически без электрического сопротивления, обеспечивая очень высокую плотность тока в гораздо более компактном форм-факторе».

Несмотря на название «высокотемпературные», кабели ВТСП по-прежнему требуют криогенного охлаждения. Veir искусно интегрировала систему жидкого азота с замкнутым циклом для поддержания требуемых низких рабочих температур. Жидкий азот циркулирует по кабелю, повторно охлаждается на дальнем конце, а затем рециркулирует обратно к началу. Хайдель подчеркивает практичность этого подхода: «Жидкий азот — это обильный, недорогой, безопасный материал, используемый во многих критически важных коммерческих и промышленных приложениях в огромных масштабах. Мы используем опыт и стандарты работы с жидким азотом, проверенные в других отраслях, для разработки стабильных решений для центров обработки данных, предназначенных для непрерывной работы, с мониторингом и контролем, соответствующими ожиданиям критической инфраструктуры, а не лабораторным условиям».

Инфраструктура охлаждения кабелей ВТСП может управляться как внутри центра обработки данных, так и снаружи. Хайдель выступает за внешнее охлаждение, утверждая, что это минимизирует внутренний след и эксплуатационную сложность. Линии жидкого азота будут подаваться на объект для обслуживания сверхпроводников, при этом система охлаждения будет управляться как отдельная, интегрированная подсистема коммунальных услуг. Хотя использование редкоземельных материалов, сложных контуров охлаждения и криогенных температур приводит к дополнительным затратам, экономические выгоды становятся убедительными в конкретных сценариях.

Хайдель предполагает, что ВТСП наиболее выгоден там, где подача энергии сильно ограничена такими факторами, как пространство, вес, падение напряжения и тепло. «В этих случаях ценность проявляется на системном уровне: меньшие размеры, сниженные резистивные потери и большая гибкость в маршрутизации энергии», — утверждает он. По мере созревания и масштабирования технологии ожидается снижение затрат за счет увеличения объемов производства ленты ВТСП, повышения производительности, а также стандартизации сопутствующего системного оборудования, методов установки и операционных регламентов. Эта стандартизация еще больше снизит сложность проектирования и риски развертывания.

Центры обработки данных ИИ, с их ненасытным спросом на энергию и компактными, эффективными конструкциями, оказываются идеальной испытательной площадкой для технологии ВТСП. Гиперскейлеры стратегически инвестируют в эти передовые системы, балансируя затраты на разработку с огромным потенциалом дохода от предоставления передовых услуг ИИ по всему миру. Хусам Алисса, директор по системным технологиям Microsoft, подтверждает это внимание: «Производство ВТСП созрело — особенно в части ленты — что улучшает стоимость и доступность поставок. Наше внимание в настоящее время сосредоточено на проверке и снижении рисков этой технологии с нашими партнерами с акцентом на проектирование и интеграцию систем». Переход на сверхпроводящие энергетические решения представляет собой решающий шаг в развитии следующего поколения ИИ, обещая будущее, в котором цифровая инфраструктура будет как более мощной, так и более устойчивой.

Ekhbary.com