مراکز داده هوش مصنوعی با فناوری ابررسانای پیشگامانه با بحران انرژی روبرو می‌شوند

جهانی - خبرگزاری اخباری

مراکز داده هوش مصنوعی با فناوری ابررسانای پیشگامانه با بحران انرژی روبرو می‌شوند

گسترش بی‌وقفه هوش مصنوعی (AI) مرزهای قدرت محاسباتی را جابجا می‌کند، اما این رشد نمایی با یک چالش بزرگ همراه است: تقاضای سیری‌ناپذیر برای انرژی. با گسترش مراکز داده هوش مصنوعی در سراسر جهان، آنها فشار بی‌سابقه‌ای بر شبکه‌های برق موجود و زیرساخت‌های انتقال برق سنتی وارد می‌کنند. در پاسخ، غول‌های صنعتی، که اغلب به عنوان ابرمقیاس‌کننده‌ها مانند خدمات وب آمازون، گوگل کلود و مایکروسافت آژور شناخته می‌شوند، به شدت در حال بررسی راه‌حل‌های نوآورانه برای افزایش ظرفیت و کارایی برق در یک ردپای فیزیکی رو به کاهش هستند. در میان امیدوارکننده‌ترین راه‌ها، اتخاذ فناوری ابررسانای دمای بالا (HTS) است که آماده است تا نحوه تحویل برق به قلب عملیات هوش مصنوعی را متحول کند.

شبکه‌های برق سنتی، هرچند قوی هستند، ذاتاً ناکارآمدند. اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) میانگین ۵ درصد تلفات سالانه انتقال و توزیع را گزارش می‌دهد، رقمی که در سایر نقاط جهان می‌تواند به طور قابل توجهی بالاتر باشد. این ناکارآمدی، همراه با مقیاس عظیم انرژی مورد نیاز مراکز داده هوش مصنوعی مدرن – که می‌توانند به اندازه شهرهای کوچک برق مصرف کنند – نیازمند تغییر پارادایم است. سیم‌کشی مسی، سنگ بنای انتقال برق برای دهه‌ها، با هدایت جریان کار می‌کند، اما نه بدون مقاومت. این مقاومت گرما تولید می‌کند، که منجر به اتلاف انرژی، کاهش کارایی و محدودیت‌هایی در میزان جریانی می‌شود که می‌تواند با خیال راحت از طریق یک خط خاص منتقل شود. این معایب در حال تبدیل شدن به گلوگاه‌های حیاتی برای تأسیسات هوش مصنوعی هستند که برای فشرده‌سازی بارهای الکتریکی عظیم در فضاهای فشرده‌تر طراحی شده‌اند.

ابررساناهای دمای بالا وارد می‌شوند. علی‌رغم نام تا حدودی گمراه‌کننده، مواد HTS در دماهای برودتی کار می‌کنند، البته به طور قابل توجهی گرم‌تر از آنهایی که برای ابررساناهای سنتی مورد نیاز هستند. نوآوری اصلی در توانایی آنها برای هدایت برق تقریباً بدون مقاومت در هنگام خنک شدن است، که تا حد زیادی تلفات انرژی مرتبط با رساناهای معمولی را از بین می‌برد. این خاصیت اساسی به مزایای عملی عمیقی برای تحویل برق منجر می‌شود. کابل‌های HTS نه تنها به طور قابل توجهی کوچک‌تر و سبک‌تر از همتایان مسی خود هستند، بلکه جریان را بدون افت ولتاژ یا تولید گرما منتقل می‌کنند. این کارایی ذاتی و فاکتور فرم فشرده آنها را به یک راه‌حل ایده‌آل برای مراکز داده هوش مصنوعی تبدیل می‌کند، که دائماً با محدودیت‌های فضا و چالش‌های مدیریت حرارتی دست و پنجه نرم می‌کنند.

مایکروسافت به عنوان یک حامی و سرمایه‌گذار قاطع در فناوری HTS ظاهر شده است. آلاستر اسپیرز، مدیر کل زیرساخت‌های جهانی در مایکروسافت، در یک پست وبلاگی اخیر به پتانسیل این فناوری اشاره کرد و اظهار داشت: «از آنجایی که ابررساناها فضای کمتری را برای جابجایی مقادیر زیادی انرژی اشغال می‌کنند، می‌توانند به ما در ساخت سیستم‌های پاک‌تر و فشرده‌تر کمک کنند.» تعهد این شرکت به سرمایه‌گذاری قابل توجه ۷۵ میلیون دلاری در Veir، یک توسعه‌دهنده پیشرو در فناوری برق ابررسانا، گسترش می‌یابد. رساناهای Veir از نوار HTS استفاده می‌کنند که معمولاً بر پایه دسته‌ای از مواد معروف به اکسید مس باریم خاکی کمیاب (REBCO) است – یک لایه ابررسانای سرامیکی که به صورت یک فیلم نازک روی یک بستر فلزی رسوب داده می‌شود، سپس به یک رسانای محکم مهندسی می‌شود که می‌تواند در کابل‌های برق مونتاژ شود. تیم هایدل، مدیرعامل و یکی از بنیانگذاران Veir، توضیح می‌دهد: «تفاوت کلیدی با مس یا آلومینیوم این است که در دمای عملیاتی، لایه ابررسانا جریان را تقریباً بدون مقاومت الکتریکی حمل می‌کند و چگالی جریان بسیار بالایی را در یک فرم فاکتور بسیار فشرده‌تر امکان‌پذیر می‌سازد.»

در حالی که کابل‌های HTS هنوز به خنک‌سازی برودتی نیاز دارند، Veir یک راه‌حل عملی ابداع کرده است: یک سیستم نیتروژن مایع حلقه بسته. نیتروژن مایع در طول کابل گردش می‌کند، در انتهای دورتر دوباره خنک می‌شود و سپس به نقطه شروع بازگردانده می‌شود و دمای عملیاتی پایین مورد نیاز را حفظ می‌کند. هایدل بر عملی بودن این رویکرد تأکید می‌کند: «نیتروژن مایع یک ماده فراوان، کم‌هزینه و ایمن است که در بسیاری از کاربردهای حیاتی تجاری و صنعتی در مقیاس وسیع استفاده می‌شود. ما از تجربه و استانداردهای کار با نیتروژن مایع اثبات شده در صنایع دیگر برای طراحی راه‌حل‌های پایدار مرکز داده استفاده می‌کنیم که برای عملیات مداوم طراحی شده‌اند، با نظارت و کنترل‌هایی که انتظارات زیرساخت‌های حیاتی را برآورده می‌کنند نه شرایط آزمایشگاهی.» هایدل همچنین سیستم‌های خنک‌کننده خارجی را برای به حداقل رساندن ردپای داخلی و پیچیدگی عملیاتی در خود مرکز داده ترجیح می‌دهد.

ادغام مواد خاکی کمیاب، حلقه‌های خنک‌کننده پیچیده و سیستم‌های برودتی به طور قابل توجهی به هزینه‌ها اضافه می‌کند، به این معنی که HTS بعید است در اکثر کاربردهای روزمره جایگزین مس شود. با این حال، سودآوری اقتصادی آن در سناریوهای خاص و با ارزش بالا می‌درخشد که در آن تحویل برق معمولی به شدت توسط فضا، وزن، افت ولتاژ و گرما محدود می‌شود. هایدل خاطرنشان می‌کند: «در این موارد، ارزش در سطح سیستم ظاهر می‌شود: ردپای کوچک‌تر، تلفات مقاومتی کاهش‌یافته و انعطاف‌پذیری بیشتر در نحوه مسیریابی برق.» برای ابرمقیاس‌کننده‌هایی که مراکز داده هوش مصنوعی می‌سازند، سرمایه‌گذاری اولیه در توسعه و استقرار HTS می‌تواند با دستاوردهای بلندمدت در کارایی، کاهش هزینه‌های عملیاتی و توانایی ارائه خدمات هوش مصنوعی پیشرفته‌تر و قابل اطمینان‌تر جبران شود.

بلوغ تولید HTS، به ویژه در بخش نوار، همچنین به بهبود کارایی هزینه و در دسترس بودن عرضه کمک می‌کند. حسام علیسا، مدیر فناوری سیستم‌های مایکروسافت، تأیید می‌کند: «تمرکز کنونی ما بر اعتبارسنجی و کاهش ریسک این فناوری با شرکایمان با تمرکز بر طراحی و یکپارچه‌سازی سیستم‌ها است.» مراکز داده هوش مصنوعی، با تقاضاهای شدید انرژی و اهمیت استراتژیک خود، ثابت می‌کنند که بهترین بستر آزمایش برای این فناوری تحول‌آفرین هستند. همانطور که جهان به طور فزاینده‌ای به هوش مصنوعی وابسته می‌شود، تحویل کارآمد و فشرده برق که توسط ابررساناهای دمای بالا وعده داده شده است، می‌تواند کلید گشایش پتانسیل کامل آن باشد و اطمینان حاصل کند که زیرساخت‌ها می‌توانند با سرعت نوآوری همگام شوند.

خبرگزاری اخباری