ما هو الحل الأفضل لاستهلاك الطاقة في مركز البيانات؟
بين عامي 2016 و2020، نمت قوة الحوسبة في الصين بمتوسط 42% سنويًا، مع وصول إجمالي قوة الحوسبة في عام 2020 إلى 135 إي فلوب وما زالت تحافظ على معدل نمو عالي السرعة بنسبة 55%. وبينما تنمو قوة الحوسبة بسرعة، فإنها جلبت أيضًا مشاكل جديدة. ومع زيادة الحمل الحسابي، يزداد أيضًا استهلاك الطاقة الناتج. إذا أخذنا النموذج الكبير المدرب مسبقًا GPT-3 الأكثر شهرة في العالم كمثال، فإن التدريب الواحد يتطلب قدرًا هائلاً من الطاقة الحاسوبية، ما يقرب من 190000 كيلووات ساعة من الكهرباء، وينتج 850000 طن من ثاني أكسيد الكربون. وليس من المبالغة وصفه بأنه "وحش يستهلك الكهرباء".
يتم استخدام PUE، المعروف أيضًا باسم كفاءة استخدام الطاقة، لقياس نسبة الطاقة التي يستهلكها مركز البيانات إلى الطاقة التي يستهلكها أحمال تكنولوجيا المعلومات. ويعتبر مؤشرا هاما لتقييم كفاءة الطاقة في مركز البيانات. كلما اقتربت قيمة PUE من 1، قل استهلاك الطاقة من قبل المعدات غير الخاصة بتكنولوجيا المعلومات، وارتفع مستوى كفاءة الطاقة في مركز البيانات. في الوقت الحاضر، يبلغ متوسط قيمة PUE لمراكز البيانات الكبيرة في الصين 1.55، ومتوسط قيمة PUE لمراكز البيانات الكبيرة جدًا هو 1.46 فقط.
وفي مواجهة فرصة إعادة تشكيل المشهد الصناعي باستخدام القوة الحاسوبية، أصبحت مراكز البيانات بالفعل ضرورة لا مفر منها. تتمثل الخيارات القليلة في تحسين كفاءة طاقة الحوسبة وتقليل استهلاك الطاقة. إن مسألة العثور على حلول تبريد جديدة أصبحت تدريجيًا موضوعًا يجب على المنبع والمصب في صناعة الحوسبة معالجته. يعتمد نظام التبريد التقليدي بشكل أساسي على تبريد الهواء، والذي يستخدم الهواء كمبرد لنقل الحرارة المنبعثة من اللوحة الأم للخادم ووحدة المعالجة المركزية وما إلى ذلك إلى وحدة المشتت الحراري، ثم يستخدم المراوح أو تبريد تكييف الهواء لطرد الحرارة. وهذا أيضًا هو السبب الرئيسي الذي يجعل نظام التبريد يستهلك ما يقرب من نصف الطاقة في مركز البيانات.
عندما كانت قيمة PUE محدودة للغاية وأصبحت الحوسبة الخضراء شائعة بشكل تدريجي، سرعان ما أصبحت تقنية "التبريد السائل" التي تمت تجربتها منذ الثمانينيات محط تركيز جديد في الصناعات الأولية والنهائية. في الواقع، مبدأ تقنية "التبريد السائل" ليس معقدًا. ببساطة، يستخدم سوائل التبريد العازلة ذات نقطة الغليان المنخفضة مثل الزيوت المعدنية والسائل المفلور كمبردات، ومن خلال التبادل الحراري، يتم تفريغ حرارة الخادم، وتتطور إلى أنظمة تبريد مختلفة مثل اللوحة الباردة، والرش، والغمر.
يحتوي تبريد الهواء على عمليات معقدة، ومقاومة حرارية إجمالية عالية، وكفاءة منخفضة في نقل الحرارة، مما يحد بشكل كبير من كثافة الطاقة الحسابية لمراكز البيانات وغالبًا ما يولد ضوضاء كبيرة. تقنية التبريد السائل لا توفر الطاقة والاستهلاك فحسب، بل تقلل أيضًا من الضوضاء وتوفر المساحة. يتم تقليل استهلاك الطاقة اللازمة لتبديد الحرارة بنسبة تزيد عن 90% مقارنة بالحلول التقليدية.
يمكن ملاحظة أن ظهور وتطبيق تكنولوجيا التبريد السائل قد حل إلى حد كبير مشاكل الحساب وتبديد الحرارة. ومع ذلك، مثل العديد من التقنيات الجديدة، فإن حلول التبريد السائل لها أيضًا عيوب: ارتفاع تكاليف التصنيع، والمتطلبات الصارمة لبيئة غرفة الكمبيوتر في مركز البيانات، وارتفاع تكلفة التجديد؛ يعد التبريد السائل بلا شك الخيار الأفضل بين أنظمة تبديد الحرارة المختلفة، ولكنه يحتاج أيضًا إلى مراعاة القيود المفروضة على العوامل العملية.
