چرا مراکز داده را به قطب شمال یا زیر آب منتقل نمی‌کنیم؟
مراکز داده یک مشکل نسبتا دردسرساز دارند. آنها به شدت داغ می‌شوند. جلوگیری از داغ شدن بیش از حد این سخت‌افزارها به برق زیادی نیاز دارد و همین مسئله، خنک‌سازی را به یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های مهندسی این صنعت تبدیل کرده است. اما چرا آنها را به جایی سردتر منتقل نمی‌کنیم؟
جهان صنعت نیوز، هزاران پردازنده که هم‌زمان مشغول انجام محاسبات، آموزش مدل‌های هوش مصنوعی و ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتال جهان هستند، حجم عظیمی گرما تولید می‌کنند و این گرما باید کنترل شود. بنابراین، چرا این تاسیسات را در مناطقی که به طور طبیعی سرد هستند، مستقر نکنیم؟ قطب شمال هوای یخ‌زده فراوانی دارد و اقیانوس نیز منبع عظیمی از آب نسبتا خنک است. حتی بهتر از آن، چرا سرورها را مستقیما زیر آب قرار ندهیم تا دریا وظیفه خنک کردن آنها را بر عهده بگیرد؟
در نگاه اول، این راه حل کاملا منطقی به نظر می‌رسد. مهندسان نیز هر دو ایده را بررسی کرده‌اند. اما ساخت یک مرکز داده به مراتب فراتر از خنک نگه داشتن سرورهای آن است.
مزیت خنک‌سازی در مناطق قطبی
مراکز داده در مناطق سردسیر می‌توانند از روشی به نام «خنک‌سازی آزاد» (Free Cooling) استفاده کنند. در این روش، به‌جای اتکای کامل به خنک‌کننده‌ها و سیستم‌های سرمایشی پرمصرف، از هوای سرد بیرون یا آب خنک برای خارج کردن گرمای تجهیزات استفاده می‌شود.
این روش می‌تواند میزان برق مورد نیاز برای خنک‌سازی را به طور قابل‌توجهی کاهش دهد. به همین دلیل است که شرکت‌ها در کشورهایی مانند سوئد، فنلاند، ایسلند و نروژ مراکز داده راه‌اندازی کرده‌اند.
برای مثال، مرکز داده گوگل در شهر هامینا در فنلاند، از آب دریای بالتیک به عنوان بخشی از سیستم خنک‌کننده خود استفاده می‌کند.
اما میان ساخت یک مرکز داده در کشوری سردسیر و احداث آن در مناطق دورافتاده قطب شمال تفاوت وجود دارد. هرچه یک تاسیسات به مناطق شمالی‌تر منتقل شود، دسترسی به برق پایدار، شبکه‌های فیبر نوری با ظرفیت بالا، نیروی کار متخصص و زیرساخت‌های حمل‌ونقل دشوارتر خواهد شد. ممکن است یک مرکز داده برای خنک کردن سرورهای خود به انرژی کمتری نیاز داشته باشد، اما همچنان برای راه‌اندازی آن سرورها به حجم عظیمی برق احتیاج دارد.
این مسئله به محدودیتی تبدیل شده که اهمیت آن روزبه‌روز بیشتر می‌شود. آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) افزایش تقاضای برق مراکز داده را مورد توجه قرار داده است. در همین حال، تاخیر در اتصال به شبکه برق و محدودیت زیرساخت‌های تامین انرژی به موانع مهمی برای توسعه این مراکز تبدیل شده‌اند.
به عبارت دیگر، پیدا کردن یک منطقه سردسیر کار دشواری نیست؛ اما پیدا کردن مکانی که بتواند برق مورد نیاز یک مرکز محاسباتی عظیم را به‌صورت پایدار تامین کند، بسیار دشوارتر است.
مسئله دیگری هم وجود دارد: دسترسی به این مناطق. مصالح ساختمانی، سرورهای جایگزین و گروه‌های تعمیر و نگهداری باید به مناطقی منتقل شوند که شرایط آب‌وهوایی سخت، فاصله‌های طولانی و محدودیت مسیرهای حمل‌ونقل می‌توانند حتی عملیات معمول را نیز پیچیده کنند. وجود خاک منجمد دائمی (Permafrost) و تغییر شرایط اقلیمی قطب شمال نیز چالش‌های مهندسی بیشتری برای ساخت‌وساز و ایجاد زیرساخت‌ها به وجود می‌آورد.
چطور است مراکز داده را زیر آب قرار دهیم؟
اقیانوس نیز پیشنهاد وسوسه‌کننده دیگری پیش روی مهندسان قرار می‌دهد. می‌توان یک مرکز داده کاملا مهروموم شده را زیر آب قرار داد، گرمای تولید شده را به آب اطراف منتقل کرد و در نتیجه، نیاز به تجهیزات سرمایشی متداول را کاهش داد.
شرکت مایکروسافت در قالب پروژه‌ای به نام «پروژه ناتیک» (Project Natick) این ایده را آزمایش کرد.
این شرکت در سال ۲۰۱۸، یک ماژول مرکز داده مهروموم شده را در نزدیکی جزایر اورکنی اسکاتلند در زیر آب مستقر کرد. این تاسیسات که تقریبا به اندازه یک کانتینر حمل‌ونقل دریایی بود، ۸۶۴ سرور را در خود جای داده بود و بیش از دو سال فعالیت کرد.
نتایج این آزمایش جالب توجه بود. طبق اعلام بخش تحقیقات مایکروسافت، سرورهای مستقر در این تاسیسات زیرآبی، در مقایسه با گروه کنترل مشابهی در یک مرکز داده خشکی، با نرخ خرابی یک‌هشتم مواجه شدند.
این شرکت احتمال داد که محیط کنترل شده داخل محفظه که به جای هوای معمولی با گاز نیتروژن خشک پر شده بود، یکی از دلایل این تفاوت باشد. این پروژه نشان داد که ساخت مراکز داده زیرآبی از نظر فنی امکان‌پذیر است؛ اما ثابت نکرد که اجرای این ایده در مقیاس تجاری و گسترده نیز صرفه اقتصادی دارد.
مشکل تعمیر سرور در کف دریا چیست؟
تصور کنید یک هارددیسک در یک مرکز داده معمولی خراب شود. یک تکنسین می‌تواند به محل برود، قطعه را تعویض کند و تجهیزات را دوباره به کار بیندازد.
حالا همین خرابی را در نظر بگیرید که چند ده متر زیر آب اتفاق افتاده است. در چنین شرایطی، ممکن است لازم باشد کل ماژول مهروموم شده از زیر آب بیرون آورده شود، به سطح آب منتقل شود، باز شود، مورد تعمیر قرار بگیرد و دوباره به زیر آب برگردد. این روش نسبتا پرهزینه‌ای برای تعویض یک قطعه است!
تاسیسات زیرآبی همچنین به برق پایدار و اتصالات پرظرفیت به شبکه‌های مستقر در خشکی نیاز دارند. کابل‌کشی و نگهداری کابل‌های زیردریایی هزینه و پیچیدگی بیشتری به همراه دارد. علاوه بر این، آب شور، فشار آب، خوردگی و شرایط محیطی دریا چالش‌های مهندسی دیگری ایجاد می‌کنند.
آزمایش مایکروسافت از جنبه‌های فنی مهمی موفقیت‌آمیز بود، اما این شرکت در نهایت مسیر دیگری را در پیش گرفت.
در ماه ژوئن سال ۲۰۲۴، وب‌سایت Data Center Dynamics گزارش داد که مایکروسافت تایید کرده است دیگر پروژه مراکز داده زیرآبی را دنبال نمی‌کند. این شرکت اعلام کرد که از آموخته‌های این پروژه در بخش‌های دیگر فعالیت‌های خود استفاده خواهد کرد.
خنک‌سازی تنها بخش ماجرا نیست
نکته دیگری که باید در نظر گرفت، محل استقرار مشتریان مراکز داده است. خدمات رایانش ابری، بازی‌های آنلاین، تراکنش‌های مالی و بسیاری از کاربردهای هوش مصنوعی به ارتباط سریع میان کاربران و سرورها وابسته هستند.
استقرار یک مرکز داده در فاصله‌ای دور از مراکز جمعیت و قطب‌های اصلی شبکه می‌تواند تاخیر در انتقال داده‌ها (Latency) را یعنی مدت زمانی که طول می‌کشد اطلاعات میان دستگاه‌های کاربران و سرورها جابه‌جا شود، افزایش دهد.
این مسئله ممکن است برای برخی فعالیت‌های محاسباتی گسترده اهمیت چندانی نداشته باشد، اما برای برنامه‌هایی که به پاسخ‌دهی تقریبا آنی نیاز دارند، بسیار مهم است.
موضوع دیگر، مسائل اقتصادی است. اپراتورهای مراکز داده باید هزینه‌های زمین، ساخت‌وساز، برق، خنک‌سازی، شبکه، نیروی انسانی، تعمیر و نگهداری و همچنین هزینه‌های قانونی و مجوزها را در یک بازه زمانی چند ده‌ساله ارزیابی کنند.
بنابراین، ارزان‌تر بودن یک سیستم خنک‌کننده لزوما به معنای ارزان‌تر تمام شدن ساخت و بهره‌برداری از کل مرکز داده نیست.
انجمن مهندسان گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) نیز دسترسی به برق، ظرفیت شبکه، نیازهای خنک‌سازی و دریافت مجوزها را از عوامل مهم در انتخاب محل احداث مراکز داده می‌داند.
قطب شمال و اقیانوس احتمالا همچنان گزینه‌های جالبی برای استقرار تاسیسات تخصصی خواهند بود؛ به ویژه در مناطقی که به انرژی‌های تجدیدپذیر، اتصالات شبکه‌ای مناسب و زیرساخت‌های محلی دسترسی دارند.
اما در حال حاضر، بهترین مکان برای احداث یک مرکز داده لزوما سردترین نقطه زمین نیست. بلکه مکانی است که در آن تامین برق، اتصال به شبکه، خنک‌سازی، تعمیر و نگهداری و توجیه اقتصادی همگی در کنار یکدیگر به درستی عمل کنند.
متاسفانه کسانی که امیدوارند فضای ابری را واقعا به میان ابرهای یخی منتقل کنند، باید بدانند که جغرافیا کمی پیچیده‌تر از این حرف‌ها عمل می‌کند!
منبع: ایسنا
دانش و فناوریلینک کوتاه :