البنية التحتية الخفية التي تدعم طفرة الذكاء الاصطناعي

يشهد مجال الذكاء الاصطناعي طفرةً غير مسبوقة في قطاعات قليلة. تتوسع النماذج، وتزداد كثافة الحوسبة، ويتزايد الطلب على سعة مراكز البيانات. ومع تزايد أحمال عمل الذكاء الاصطناعي التي تدفع بكثافة البيانات ومتطلبات الطاقة إلى مستويات غير مسبوقة، تُصبح كفاءة البنية التحتية التحدي الأهم والأصعب في آنٍ واحد.

يُعيد تطوير مراكز البيانات تشكيل الطلب على الطاقة والمياه في المجتمعات التي تستضيفها. والسؤال الذي يجب الإجابة عليه في العقد القادم هو ما إذا كان بإمكان البنية التحتية للحوسبة السحابية، وبنية المؤسسات، وبنية الذكاء الاصطناعي الطرفية التوسع بشكل مسؤول عندما يكون التبريد والطاقة وبنية النظام بنفس أهمية الحوسبة نفسها.

نمو الذكاء الاصطناعي يعيد تعريف الطلب على الموارد

لطالما شكلت مراكز البيانات نسبة صغيرة من الطلب على الكهرباء في الولايات المتحدة، لكن هذا يتغير بسرعة. في عام 2023، شكلت هذه المصادر ما يقرب من 4.4% من إجمالي استهلاك الكهرباء في الولايات المتحدة.وبحلول عام 2028، من المتوقع أن يرتفع هذا الرقم إلى ما بين 6.7% و12%. وفي الوقت نفسه، من المتوقع أن تستمر أسعار الطاقة في الارتفاع حتى عام 2026و من المتوقع أن تواجه مراكز البيانات نقصاً في الطاقة بنسبة 20% حتى عام 2028إن الارتفاع الكبير في الطلب على الطاقة في مراكز البيانات، إلى جانب زيادة استخدام الكهرباء في كل شيء من السيارات إلى التدفئة المنزلية، يضغط على شبكة الكهرباء المنهكة بالفعل، ويضع ضغطاً على الأسر والمجتمعات والشركات على حد سواء.

يمثل التبريد نسبة كبيرة من إجمالي استهلاك الطاقة في مراكز البيانات، وهو أحد أكبر العوامل المؤثرة على الحمل الحراري الإجمالي للمنشأة. وقد شكّل التبريد الهوائي أساس إدارة الحرارة في مراكز البيانات لعقود، معتمداً على المبردات وأبراج التبريد وأجهزة التكييف للحفاظ على درجات حرارة التشغيل المثلى.

لكن مع كل جيل جديد من أجهزة الذكاء الاصطناعي، تُكثّف مراكز البيانات قدراتها الحاسوبية بشكل ملحوظ في مساحات أصغر. ينتج عن ذلك توليد المزيد من الحرارة، ما يستلزم تبريدًا أكبر، وهذا بدوره يستهلك المزيد من الطاقة والمياه. لم تعد الكفاءة مجرد مسألة ثانوية، بل أصبحت مطلبًا أساسيًا في التصميم.

أصبح تقليل التأثير على المجتمع ضرورة حتمية للشركات

تعمل مراكز البيانات في مجتمعات تعتمد على استقرار أسعار الكهرباء وتوفر المياه بشكل موثوق. ومع ازدياد الوعي العام باستهلاك مراكز البيانات للموارد، تُولي المجتمعات والهيئات التنظيمية اهتماماً متزايداً بتأثيرها.

في مدينة ذا داليس بولاية أوريغون، توسيع عمليات مراكز بيانات جوجل أثارت الشركة مخاوف بشأن استهلاك المياه وتأثيرها البيئي طويل الأمد. ففي عام 2012، استهلكت الشركة العملاقة في مجال التكنولوجيا 12% من إمدادات المياه في مدينة ذا داليس؛ وبحلول عام 2024، ارتفعت هذه النسبة إلى ما يقارب الثلث. وقد وضع هذا الشركة تحت مجهر الرأي العام، مما أثار مخاوف بشأن استخدامها للموارد وتأثيرها على البنية التحتية المحلية واحتياجات المجتمع.

وقد قامت الولايات الفردية بإصدار تشريع قد يحد من بناء مراكز البيانات الجديدةعلى المستوى الفيدرالي، شجعت الإدارة الحالية، على الرغم من دعمها الواسع للذكاء الاصطناعي، شركات التكنولوجيا على ضمان عدم تسبب تطوير مراكز البيانات الخاصة بها في زيادة أسعار الكهرباء المنزلية أو الضغط على إمدادات المياه الإقليمية.

من الواضح أن المشهد يتغير بالنسبة لشركات التكنولوجيا ومطوري مراكز البيانات. فقد باتت سمعة الشركات تعتمد على مدى كفاءة إدارتها لمواقعها المادية وعلاقاتها مع المجتمعات التي تستضيف مراكز البيانات.

من الالتزامات العامة إلى تغيير مستوى البنية التحتية

استجابةً لهذا التحول، قامت شركات التكنولوجيا مثل مایکروسوفت و OpenAI تعهدت الشركات علنًا بتحمل مسؤولية معالجة المخاوف المجتمعية والعامة والبيئية الناجمة عن نموها السريع. وقد نشرت مايكروسوفت بيانًا بهذا الشأن. إطار عمل البنية التحتية الذي يضع المجتمع في المقام الأول وهذا يحدد التزامات واضحة بشأن كيفية بناء وتشغيل مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي في الولايات المتحدة. ورغم أن هذه المبادرات تشير إلى تقدم ملموس ونوايا واضحة، إلا أنها لا تعالج سوى جزء من التحدي. ويتطلب حل أكثر فعالية واستدامة تقليل استهلاك الموارد على مستوى البنية التحتية.

يبدأ ذلك بالتبريد. لم يعد أسلوب التبريد الهوائي التقليدي كافيًا لأجهزة الذكاء الاصطناعي الحديثة. وهذا يشمل ليس فقط موارد الحوسبة (وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات)، بل يشمل أيضًا مصادر الطاقة والتخزين والشبكات. ولتحقيق كفاءة حرارية أعلى، يجب تركيز التبريد مباشرةً على المكونات التي تولد الحرارة، بدلاً من المساحة المحيطة بها.

تعتمد تقنية التبريد السائل الدقيق على التقاط الحرارة مباشرة على مستوى المكونات باستخدام سوائل عازلة آمنة بيئياً بدلاً من تبريد الغرفة بأكملها. يمكن لهذه الأنظمة أن تقلل من استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 40% واستهلاك المياه بنسبة تصل إلى 96%.مع تحسين الموثوقية وإطالة عمر الأجهزة. إضافةً إلى كونها شبه صامتة، فإنها تحمي المكونات الحساسة من الملوثات المحمولة جواً.

تصميم البنية التحتية لواقع محدود الموارد

لا يتعين على المؤسسات الاختيار بين التكلفة والموثوقية والاستدامة. فعند تصميم البنية التحتية بشكل متكامل، تتضافر هذه الأهداف وتتكامل فيما بينها. إذ يُسهم انخفاض استهلاك الطاقة في خفض النفقات التشغيلية، بينما يُخفف ترشيد استهلاك المياه من المخاطر التنظيمية والتدقيق العام. كما يُحسّن تحسين الإدارة الحرارية أداء النظام ويُطيل عمر مكونات الأجهزة الحيوية.

تتناغم البنية التحتية التي تستهلك كميات أقل من الطاقة والمياه بشكل طبيعي مع أطر السياسات والمعايير البيئية الناشئة. وستولي الشركات الناجحة أولوية لهذا التحول، وستتبنى حلولاً متطورة ومستدامة لإدارة الحرارة. ولن يقتصر تشكيل مستقبل البنية التحتية على الابتكار في البرمجيات فحسب، بل سيشمل أيضاً التصميم المدروس للبنية التحتية.