مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي تتجه نحو الموصلات الفائقة عالية الحرارة لثورة الطاقة

عالمي - وكالة أنباء إخباري

مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي تتجه نحو الموصلات الفائقة عالية الحرارة لثورة الطاقة

تضع المتطلبات المتزايدة للذكاء الاصطناعي ضغطاً غير مسبوق على شبكات الطاقة العالمية والبنية التحتية التقليدية لمراكز البيانات. ومع تسابق مشغلي الحوسبة السحابية لبناء الجيل التالي من سعة الحوسبة المدفوعة بالذكاء الاصطناعي، فإن المتطلبات الهائلة للطاقة تتحدى شبكات توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها الحالية. يدفع هذا المنعطف الحاسم قادة الصناعة إلى استكشاف حلول جديدة جذرياً، مع ظهور الموصلات الفائقة عالية الحرارة (HTS) كتقنية تحويلية تستعد لإعادة تعريف كفاءة الطاقة والبصمة البنيوية لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.

تعاني أنظمة النقل والتوزيع الكهربائي التقليدية بطبيعتها من فقدان الكفاءة، حيث أبلغت إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA) عن متوسط فقدان سنوي يبلغ حوالي 5 بالمائة في الولايات المتحدة وحدها. يمكن أن يكون هذا الرقم أعلى بكثير في مناطق أخرى حول العالم. وبالنسبة للعمليات كثيفة الاستهلاك للطاقة مثل مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، التي تتطلب توصيل طاقة هائلة في مساحات محدودة، فإن هذه الخسائر غير مستدامة. وبالتالي، تسعى الشركات الكبرى مثل Amazon Web Services وGoogle Cloud وMicrosoft Azure بنشاط إلى طرق مبتكرة لتعزيز سعة الطاقة والكفاءة التشغيلية.

تُعد مايكروسوفت، لاعباً رئيسياً في هذا التحول التكنولوجي، من المؤيدين البارزين للموصلات الفائقة عالية الحرارة كبديل متفوق للأسلاك النحاسية التقليدية. وتسلط الشركة الضوء على إمكانات HTS لتحسين كفاءة الطاقة بشكل كبير عن طريق تقليل فقدان النقل، وتعزيز مرونة الشبكات الكهربائية، وتقليل البصمة المادية لمراكز البيانات، وبالتالي تخفيف تأثيرها البيئي والمجتمعي. صرح ألاستير سبيرز، المدير العام للبنية التحتية العالمية في مايكروسوفت، في منشور حديث على مدونة: "لأن الموصلات الفائقة تشغل مساحة أقل لنقل كميات كبيرة من الطاقة، يمكنها مساعدتنا في بناء أنظمة أنظف وأكثر إحكاماً".

النحاس، على الرغم من كونه موصلاً راسخاً، يولد مقاومة عندما يتدفق التيار من خلاله. تتحول هذه المقاومة إلى حرارة، وتقلل الكفاءة، وتحد من كمية التيار التي يمكن نقلها. تعالج تقنية HTS هذا التحدي بشكل أساسي. هذه المواد المتقدمة، عند تبريدها إلى درجات حرارة شديدة البرودة (على الرغم من أن "عالية الحرارة" تعني أدفأ من الموصلات الفائقة التقليدية، إلا أنها لا تزال تتطلب ظروفاً شديدة البرودة)، تظهر مقاومة كهربائية شبه صفرية. وهذا يسمح بنقل طاقة أكثر كفاءة بكثير دون توليد حرارة أو انخفاض في الجهد.

الآثار العملية لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي عميقة. كابلات HTS ليست فقط أصغر وأخف وزناً من نظيراتها النحاسية، بل إنها قادرة أيضاً على توفير سعة أعلى بمقدار كبير بنفس مستوى الجهد، كما أشار سبيرز. وهذا يمكّن مراكز البيانات من حشر أحمال كهربائية هائلة في مساحات أصغر بكثير، مما يقلل الحاجة إلى العديد من المحطات الفرعية ويحسن استخدام العقارات الثمينة. إن القدرة على نقل كميات كبيرة من الطاقة بكفاءة ضمن عامل شكل مدمج أمر بالغ الأهمية لبيئات الحوسبة الكثيفة التي تتطلبها أعباء عمل الذكاء الاصطناعي.

تؤكد مايكروسوفت التزامها بهذه التكنولوجيا من خلال استثمارها الكبير، بما في ذلك حصة بقيمة 75 مليون دولار أمريكي في Veir، وهي شركة رائدة في تطوير تكنولوجيا الطاقة فائقة التوصيل. تستخدم موصلات Veir شريط HTS، المصنوع في الغالب من فئة من المواد المعروفة باسم أكسيد النحاس الباريوم الأرضي النادر (REBCO). REBCO عبارة عن طبقة فائقة التوصيل من السيراميك يتم ترسيبها كفيلم رقيق على ركيزة معدنية، ثم يتم هندستها لتصبح موصلات قوية مناسبة لتجميع كابلات الطاقة. يوضح تيم هايدل، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Veir: "الاختلاف الرئيسي عن النحاس أو الألومنيوم هو أن الطبقة فائقة التوصيل، عند درجة حرارة التشغيل، تحمل التيار بمقاومة كهربائية شبه معدومة، مما يتيح كثافة تيار عالية جداً في عامل شكل أكثر إحكاماً بكثير".

على الرغم من تسمية "عالية الحرارة"، لا تزال كابلات HTS تتطلب تبريداً شديد البرودة. قامت Veir بدمج نظام نيتروجين سائل ذو حلقة مغلقة ببراعة للحفاظ على درجات حرارة التشغيل المنخفضة المطلوبة. يدور النيتروجين السائل عبر طول الكابل، ويخرج من الطرف البعيد، ويتم تبريده مرة أخرى، ثم يعاد تدويره إلى البداية. يؤكد هايدل على الجدوى العملية لهذا النهج: "النيتروجين السائل مادة وفيرة ومنخفضة التكلفة وآمنة تستخدم في العديد من التطبيقات التجارية والصناعية الحرجة على نطاق واسع. نحن نستفيد من الخبرة والمعايير الخاصة بالعمل مع النيتروجين السائل المثبتة في صناعات أخرى لتصميم حلول مراكز بيانات مستقرة مصممة للتشغيل المستمر، مع مراقبة وتحكم يتناسب مع توقعات البنية التحتية الحيوية بدلاً من ظروف المختبر".

يمكن إدارة البنية التحتية للتبريد لكابلات HTS إما داخل مركز البيانات أو خارجه. ويدعو هايدل إلى التبريد الخارجي، بحجة أنه يقلل من البصمة الداخلية والتعقيد التشغيلي. سيتم تغذية خطوط النيتروجين السائل إلى المنشأة لخدمة الموصلات الفائقة، مع إدارة نظام التبريد كنظام فرعي منفصل ومدمج للمرافق. بينما يؤدي استخدام مواد الأرض النادرة وحلقات التبريد ودرجات الحرارة شديدة البرودة إلى تكاليف إضافية، تصبح الفوائد الاقتصادية مقنعة في سيناريوهات محددة.

يقترح هايدل أن HTS هي الأكثر فائدة حيث يكون توصيل الطاقة مقيداً بشدة بعوامل مثل المساحة والوزن وانخفاض الجهد والحرارة. ويؤكد: "في تلك الحالات، تظهر القيمة على مستوى النظام: بصمات أصغر، وتقليل الخسائر المقاومة، ومزيد من المرونة في كيفية توجيه الطاقة". ومع نضوج التكنولوجيا وتوسعها، من المتوقع أن تنخفض التكاليف من خلال تصنيع شريط HTS بكميات أكبر، وتحسين العوائد، وتوحيد الأجهزة المحيطة، وبروتوكولات التركيب، وخطط التشغيل. سيقلل هذا التوحيد القياسي من تعقيد التصميم ومخاطر النشر.

تُعد مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، بطلبها النهم للطاقة وتصميماتها المدمجة والفعالة، بمثابة ساحة الاختبار المثالية لتقنية HTS. تستثمر شركات الحوسبة السحابية الكبرى بشكل استراتيجي في هذه الأنظمة المتقدمة، موازنة تكاليف التطوير مقابل الإمكانات الهائلة للإيرادات من تقديم خدمات الذكاء الاصطناعي المتطورة عالمياً. يؤكد حسام العيسى، مدير تقنيات الأنظمة في مايكروسوفت، على هذا التركيز: "لقد نضج تصنيع HTS — خاصة على جانب الشريط — مما يحسن التكلفة وتوافر الإمدادات. ينصب تركيزنا حالياً على التحقق من صحة هذه التكنولوجيا وتقليل مخاطرها مع شركائنا مع التركيز على تصميم الأنظمة والتكامل". يمثل الانتقال إلى حلول الطاقة فائقة التوصيل خطوة محورية في تمكين الجيل التالي من الذكاء الاصطناعي، واعدة بمستقبل تكون فيه البنية التحتية الرقمية أكثر قوة واستدامة.

Ekhbary.com