Они работают круглосуточно на высоких скоростях и раскаляются до предела. Спасает то, что в дата-центрах компьютерные чипы получают тщательный уход. Некоторые из них, по сути, живут в спа.
Это перевод материала корреспондента Би-би-си. Оригинал на английском языке можно почитать здесь.
«У нас есть жидкость, которая поднимается вверх, а затем льется на компонент — это может быть душ, это может быть струйка, это может быть спрей», — говорит Джонатан Баллон, генеральный директор компании Iceotope, занимающейся жидкостным охлаждением.
Некоторые устройства лежат в ваннах с циркулирующей жидкостью, которая отводит выделяемое ими тепло. Это позволяет им работать на очень высоких скоростях, которые называют overclocking («разгон»).
«У нас есть клиенты, которые работают в режиме разгона постоянно, потому что риск сжечь сервер полностью отсутствует», — говорит Баллон. Он добавляет, что один из клиентов — сеть отелей в США — планирует использовать тепло от серверов для обогрева гостевых номеров, прачечной и бассейна.
Подписывайтесь на наши соцсети и рассылку
Без охлаждения дата-центры выходят из строя.
В ноябре отказ системы охлаждения в одном из дата-центров в США остановил торги на площадках CME Group, крупнейшего в мире оператора бирж. Чтобы предотвратить повторение подобного инцидента, компания дополнительно усилила системы охлаждения.
Сейчас, во многом из-за развития технологий ИИ, спрос на дата-центры стремительно растет. Они потребляют огромные объемы энергии и воды, что делает их все более спорными с точки зрения экологии.
Недавно более 200 экологических организаций в США потребовали ввести мораторий на строительство новых дата-центров в стране. В то же время некоторые компании, работающие в этой сфере, заявляют о намерении снизить свое воздействие на окружающую среду.
У них есть и другой стимул. Компьютерные чипы для дата-центров становятся все мощнее — настолько, что, как предупреждают многие специалисты в отрасли, традиционного воздушного охлаждения, при котором вентиляторы постоянно обдувают самые горячие компоненты, уже недостаточно для некоторых задач.
«Нам требуется значительно меньше электроэнергии и воды. У нас вообще нет вентиляторов — мы работаем абсолютно бесшумно», — отмечает преимущества своего метода Баллон.
Компания Iceotope утверждает, что ее метод жидкостного охлаждения, позволяющий охлаждать не только процессорные чипы, но и сразу несколько компонентов, может снизить энергозатраты на охлаждение до 80%. Вода охлаждает жикость на масляной основе, которая непосредственно взаимодействует с компьютерным оборудованием, при этом циркулируя в замкнутом контуре — поэтому нет необходимости постоянно добавлять новую воду.
На вопрос о том, производятся ли масляные жидкости, используемые в системе охлаждения компании, из продуктов ископаемого топлива, Баллон отвечает «да» — однако подчеркивает, что ни одна из них не содержит PFAS, также известных как «вечные химикаты», которые вредны для здоровья человека.
Некоторые технологии жидкостного охлаждения дата-центров используют хладагенты, которые действительно содержат PFAS. Более того, многие хладагенты образуют чрезвычайно мощные парниковые газы, что грозит усилением глобального потепления.
Такие хладагенты используют в двухфазных системах охлаждения, объясняет Юлин Ван, бывший старший технологический аналитик компании IDTechEx, занимающейся маркетинговыми исследованиями. Хладагент изначально находится в жидком состоянии, но тепло от серверных компонентов заставляет его испаряться и переходить в газ, а этот фазовый переход поглощает большое количество энергии, что делает его эффективным способом охлаждения.
В некоторых конструкциях оборудование дата-центров полностью погружено в большие объемы хладагента, содержащего PFAS. «Пары могут выходить из резервуара, — добавляет Ван. — Это может создавать определенные риски для безопасности». В других случаях хладагент подается по трубопроводам непосредственно только к самым горячим компонентам — к компьютерным чипам.
Некоторые компании, предлагающие двухфазное охлаждение, сейчас переходят на хладагенты, не содержащие PFAS.
На протяжении многих лет компании экспериментировали с самыми разными, порой весьма необычными, подходами к охлаждению, соревнуясь в поиске наилучшего способа поддерживать оборудование дата-центров в рабочем состоянии.
Так, например, Microsoft погрузила трубчатый контейнер, заполненный серверами, в море у берегов Оркнейских островов. Идея заключалась в том, что холодная шотландская морская вода повысит эффективность воздушных систем охлаждения внутри установки.
В прошлом году Microsoft подтвердила, что закрыла этот проект. Однако компания многому научилась в ходе эксперимента, говорит Алистер Спирс, генеральный менеджер по глобальной инфраструктуре в подразделении Microsoft Azure. «Без [людей-] операторов меньше вещей выходило из строя — и это повлияло на некоторые наши операционные процедуры», — отмечает он. Дата-центры с минимальным человеческим вмешательством, по-видимому, оказываются более надежными.
Первоначальные результаты показали, что подводный дата-центр имел показатель эффективности использования энергии (PUE, power usage effectiveness) 1,07 — что говорит о значительно более высокой эффективности по сравнению с подавляющим большинством наземных дата-центров. При этом он вообще не требовал воды.
Однако в итоге Microsoft пришла к выводу, что с экономической точки зрения строительство и обслуживание подводных дата-центров не слишком выгодны.
Компания по-прежнему работает над идеями жидкостного охлаждения, в том числе рассматривая создание микрофлюидных кремниевых чипов, в которых крошечные каналы с жидкостью будут проходить через многочисленные слои чипа.
«Это можно представить как лабиринт жидкостного охлаждения внутри кремния на нанометровом уровне», — говорит Спирс.
Исследователи предлагают и другие идеи.
В июле Ренкун Чэнь из Калифорнийского университета в Сан-Диего вместе с коллегами опубликовал научную работу, в которой описал концепцию технологии охлаждения на основе мембраны с порами. Она может помочь пассивно охлаждать чипы — без необходимости активно прокачивать жидкости или нагнетать воздух.
«По сути, вы используете тепло как источник энергии для перекачки», — объясняет профессор Чэнь. Он сравнивает этот процесс с тем, как вода испаряется с листьев деревьев, создавая эффект «насоса», который подтягивает новую воду вверх по стволу и ветвям растения, чтобы восполнить потери в листьях. Профессор Чэнь говорит, что надеется коммерциализировать эту технологию.
По словам Саши Луччони, руководителя направления ИИ и климата в компании Hugging Face, занимающейся машинным обучением, новые способы охлаждения оборудования дата-центров становятся все более востребованными.
Отчасти это связано со спросом на ИИ — включая генеративный ИИ и большие языковые модели (LLM), то есть системы, лежащие в основе чат-ботов. В своих предыдущих исследованиях доктор Луччони показала, что такие технологии потребляют огромное количество энергии.
«Если у вас есть модели с очень высоким энергопотреблением, то и системы охлаждения приходится усиливать», — говорит она.
Языковые модели рассуждений (Reasoning language models, RLM), которые объясняют свои ответы в несколько этапов, по ее словам, еще более ресурсоемки.
Они используют «в сотни или тысячи раз больше энергии», чем стандартные чат-боты, которые просто отвечают на вопросы. Доктор Луччони призывает ИИ-компании к большей прозрачности в отношении того, сколько энергии потребляют их продукты.
Для Джонатана Баллона LLM — лишь одна из форм искусственного интеллекта, и он утверждает, что с точки зрения производительности они уже «достигли своего предела».
- Оказалось, что у меня высокий уровень «вечных химикатов» в крови. Что это за вещества и что я могу с этим сделать?
- Крошечной стране повезло с названием. Как остров в Карибском море зарабатывает миллионы на доменном имени .ai
- «Беспрецедентное соглашение»: Nvidia и AMD будут выплачивать США 15% от продаж чипов в Китае
