ابتكار نوع جديد من أنظمة التبريد تقلل بشكل كبير من طلب مراكز البيانات على الطاقة

الذكاء الاصطناعي هو موضوع ساخن الآن، ومن الموضوعات التي تحظى باهتمام كبير أيضًا: مراكز البيانات التي تعمل على تشغيل التكنولوجيا.

ويتطلب الحفاظ على برودة هذه المراكز قدرًا هائلاً من الطاقة.

المشكلة سوف تتفاقم مع انتشار أجهزة الكمبيوتر والأجهزة عالية الطاقة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي.

ولهذا السبب، يعمل الباحث شانوو بارك من جامعة ميسوري على ابتكار نوع جديد من أنظمة التبريد التي من شأنها أن تقلل بشكل كبير من الطلب على الطاقة.

تم نشر العمل في مجلة الهندسة الحرارية التطبيقية .

قال بارك، أستاذ الهندسة الميكانيكية والفضائية في كلية ميزوري للهندسة، “إن التبريد وتصنيع الرقائق يسيران جنبًا إلى جنب، فبدون التبريد المناسب، ترتفع درجة حرارة المكونات وتفشل، وستكون مراكز البيانات الموفرة للطاقة مفتاحًا لمستقبل الحوسبة القائمة على الذكاء الاصطناعي”.

حل مشكلة الغد

مراكز البيانات هي منشآت ضخمة مليئة بالخوادم التي تحتوي على شرائح كمبيوتر تخزن البيانات وتعالجها ، وهي في الأساس عبارة عن مراكز كمبيوتر عملاقة تضم الخوادم التي تدير مواقع الويب والتطبيقات المحمولة والبيانات من السحابة.

كما أنها تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة، ففي عام 2022، استخدمت مراكز البيانات أكثر من 4% من إجمالي الكهرباء في الولايات المتحدة، مع إنفاق 40% من هذه الطاقة للحفاظ على برودة المعدات.

ومع زيادة الطلب على مراكز البيانات، سوف تكون هناك حاجة إلى المزيد من الطاقة.

نظام تبريد ثنائي الطور

في الوقت الحالي، يتم تبريد مراكز البيانات إما باستخدام مراوح تحريك الهواء أو سائل يحرك الحرارة بعيدًا عن رفوف الكمبيوتر.

ويعمل بارك وفريقه على تطوير نظام تبريد ثنائي الطور مصمم لتبديد الحرارة بكفاءة من شرائح الخادم من خلال تغير الطور، مثل غليان سائل إلى بخار في طبقة رقيقة مسامية.

ويمكن للنظام أن يعمل بشكل سلبي دون استهلاك أي طاقة عندما تكون هناك حاجة إلى تبريد أقل.

وحتى في الوضع النشط، حيث يتم استخدام مضخة، فإنه يستهلك كمية ضئيلة من الطاقة.

وقال بارك “يتحرك السائل في اتجاهات مختلفة ويتبخر على سطح معدني رقيق.

وباستخدام هذا السطح المغلي، نتمكن من تحقيق نقل حراري فعال للغاية مع مقاومة حرارية منخفضة”.

ويتضمن النظام أيضًا مضخة ميكانيكية يتم تنشيطها لامتصاص المزيد من الحرارة فقط عند الحاجة.

تظهر الاختبارات المبكرة أن تقنيات التبريد ثنائية الطور تقلل بشكل كبير من كمية الطاقة اللازمة للحفاظ على برودة المعدات.
ويعمل الفريق الآن على تصنيع نظام التبريد المصمم للاتصال والفصل بسهولة داخل رفوف الخوادم.

ويأمل بارك أن يتم استخدامه خلال العقد القادم تمامًا كما تصبح أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بالذكاء الاصطناعي سائدة.

قال بارك “في النهاية، ستكون هناك قيود على أنظمة التبريد الحالية، وهذه مشكلة، نحن نحاول أن نكون في المقدمة وأن نجهز شيئًا جاهزًا ومتاحًا لمستقبل الحوسبة القائمة على الذكاء الاصطناعي. هذا نظام تبريد مستقبلي”.

يتماشى عمل بارك مع أهداف مركز ابتكار الطاقة، وهو مبنى قيد الإنشاء في الحرم الجامعي للسماح للباحثين متعددي التخصصات بحل التحديات التي يفرضها ارتفاع المخاوف بشأن الطاقة والنمو السريع في مجال الذكاء الاصطناعي.

والفكرة هي الاستفادة من التكنولوجيا المتقدمة لتحسين إنتاج الطاقة وتخزينها وكفاءتها.

وقال بارك “إن المركز سوف يسمح لنا باستكشاف أفكار وابتكارات إضافية حول العمليات الموفرة للطاقة، وهذه مشاكل معقدة تتطلب مجالات مختلفة من الخبرة، وأتطلع إلى التعاون في المستقبل”.