نسل جدید خنک‌کاری مراکز داده مصرف برق را تا حد زیادی کاهش می‌دهد

هوش مصنوعی در حال حاضر موضوع داغی است، داغ به معنای واقعی کلمه؛ زیرا مراکز داده که سیستم‌های هوش مصنوعی را می‌زبانی می‌کنند، دما‌های بسیار بالایی دارند و خنک‌سازی آن‌ها انرژی زیادی می‌طلبد.

با رشد و گسترش کامپیوتر‌ها و ابزار‌های مبتنی بر هوش مصنوعی، این چالش شدید‌تر خواهد شد. به همین دلیل، چان‌وو پارک، استاد مهندسی مکانیک و هوافضای دانشگاه می‌زوری، در حال طراحی نسل آینده سیستم‌های خنک‌کاری است که وعده کاهش چشمگیر مصرف انرژی مراکز داده را می‌دهد.

پارک معتقد است که خنک‌سازی و طراحی چیپ دو مبحث جدانشدنی از یکدیگر هستند. بدون خنک‌کاری مناسب، اجزای سیستم کارایی نخواهند داشت. مراکز داده کم‌مصرف، کلید آینده هوش مصنوعی خواهند بود.

مراکز داده تأسیساتی پر از سرور و چیپ‌های کامپیو‌تری هستند که داده‌ها را پردازش و ذخیره می‌کنند. این مراکز در اصل کانون‌های بزرگ کامپیو‌تری‌اند که سرور‌های وب‌سایت‌ها، اپلیکیشن‌ها و سرویس‌های ابری را می‌زبانی می‌کنند.

این مراکز بسیار انرژی‌خور هستند. در سال ۲۰۲۲، مراکز داده در آمریکا ۴ درصد از کل برق این کشور را مصرف می‌کردند که ۴۰ درصد از آن صرف سیستم‌های خنک‌سازی می‌شد. با افزایش تقاضا برای مراکز داده، پیش‌بینی می‌شود این مصرف انرژی افزایش یابد. در حال حاضر، مراکز داده با فن‌های تهویه هوا یا جریان مایعاتی که گرما را از قفسه‌های کامپیو‌تر دور می‌کنند، خنک می‌شوند.

وزارت انرژی آمریکا بیش از ۴۰ می‌لیون دلار جایزه برای پژوهشگرانی در نظر گرفته است که راه‌های نوین برای خنک‌سازی این مراکز ارائه دهند. این پروژه با نام شناخته می‌شود و پارک اخیرا نزدیک به ۱.۶۵ می‌لیون دلار از آن دریافت کرده است.

نسل آینده سیستم‌های خنک‌کاری مراکز داده

پارک و تیمش در حال گسترش یک سیستم خنک‌کاری دو فازی هستند که گرما را به صورت کارآمد از طریق تحول فاز پراکنده خارج می‌کند؛ برای مثال، از طریق تبخیر یک مایع درون یک لایه نازک و متخلخل. این سیستم می‌تواند در زمان‌هایی که نیاز به خنک‌کاری کمتر است، به صورت منفعل و بدون مصرف انرژی کار کند. حتی در حالت فعال، که از یک پمپ استفاده می‌شود، مقدار اندکی انرژی صرف می‌شود.

پارک می‌گوید مایع در جهات گوناگون حرکت می‌کند و روی یک سطح فلزی نازک تبخیر می‌شود. با بهره‌گیری از این سطح جوشش می‌توانیم به یک انتقال گرمای زیاد کارآمد با مقاومت حرارتی پایین برسیم.

همان‌گونه که اشاره شد، این سیستم یک پمپ مکانیکی نیز دارد که هنگامی نیاز به جذب گرما بالا است، فعال می‌شود.

آزمایش‌های اولیه این سیستم نشان خواهند داد که تکنیک‌های خنک‌سازی دو فازی مقدار انرژی مورد نیاز برای خنک‌نگه‌داشتن تجهیزات را به شدت کاهش می‌دهند. پارک و همکارانش نتایج خود را در ژورنال منتشر کرده‌اند.

پژوهشگران در حال طراحی نوعی از سیستم‌های خنک‌سازی مراکز داده هستند که به سادگی به ردیف‌های کامپیو‌تر متصل یا از آن‌ها جدا می‌شوند. پارک امیدوار است که این سیستم‌ها در کمتر از یک دهه به فاز بهره‌برداری برسند. مطابق با اظهارات او، این نوآوری تا این لحظه محدودیت‌های چالش‌برانگیزی دارد که باید برطرف شوند.