Скрытая инфраструктура, обеспечивающая бум искусственного интеллекта

Бум искусственного интеллекта происходит с темпом, который немногие отрасли когда-либо испытывали. Модели масштабируются, интенсивность вычислений увеличивается, и спрос на мощности центров данных продолжает расти. Когда рабочие нагрузки ИИ толкают плотность и требования к мощности до новых пределов, эффективность инфраструктуры является наиболее критической и самой трудной проблемой для решения.

Развитие центров данных меняет спрос на энергию и воду в сообществах, которые их принимают. Вопрос, на который нужно ответить в течение следующего десятилетия, заключается в том, могут ли облачные, корпоративные и инфраструктуры ИИ масштабироваться ответственно, когда охлаждение, энергоснабжение и системная архитектура являются такими же важными, как и сами вычисления.

Рост ИИ переопределяет спрос на ресурсы

Центры данных исторически составляли небольшую долю потребления электроэнергии в США, но это быстро меняется. В 2023 году они составили примерно 4,4% от общего потребления электроэнергии в США. К 2028 году эта цифра, как ожидается, увеличится до 6,7% и 12%. В то же время цены на энергию, как ожидается, продолжат расти до 2026 года, и центры данных, как ожидается, столкнутся с дефицитом электроэнергии на 20% до 2028 года. Рост спроса на энергию центров данных в сочетании с растущей электрификацией всего, от автомобилей до отопления дома, создает нагрузку на уже перегруженную сеть, оказывая давление на домохозяйства, сообщества и предприятия.

Охлаждение составляет значительную часть общего потребления энергии центров данных и является одним из крупнейших факторов общей нагрузки объекта. Воздушное охлаждение было основой управления теплом центров данных в течение десятилетий, полагаясь на холодильные установки, башни охлаждения и кондиционирование воздуха для поддержания оптимальных рабочих температур.

Но с каждым новым поколением оборудования ИИ центры данных упаковывают значительно больше вычислительной мощности в более компактные пространства. Это приводит к тому, что генерируется больше тепла. Больше тепла требует больше охлаждения, а больше охлаждения потребляет больше энергии и воды. Эффективность больше не является маржинальной проблемой; это фундаментальное требование к проектированию.

Минимизация воздействия на сообщество является теперь бизнес-императивом

Центры данных работают в сообществах, которые полагаются на стабильные цены на электроэнергию и надежный доступ к воде. По мере того, как растет осведомленность общественности о потреблении ресурсов центров данных, сообщества и регулирующие органы все больше внимания обращают на их воздействие.

В Даллесе, штат Орегон, расширение операций центра данных Google вызвало обеспокоенность по поводу использования воды и долгосрочного воздействия на окружающую среду. В 2012 году технологический гигант использовал 12% водоснабжения Даллеса; к 2024 году это количество увеличилось до почти трети. Это поставило компанию под общественный контроль, вызвав обеспокоенность по поводу использования ресурсов и воздействия на местную инфраструктуру и потребности сообщества.

Отдельные штаты ввели законодательство, которое может ограничить строительство новых центров данных. На федеральном уровне текущая администрация, хотя в целом поддерживает ИИ, поощряет технологические компании обеспечить, чтобы развитие центров данных не увеличивало цены на электроэнергию для домохозяйств или не создавало нагрузку на региональные водоснабжения.

Ясно, что ландшафт меняется для технологических компаний и разработчиков центров данных. Корпоративная репутация теперь зависит от того, как хорошо компании управляют своим физическим следом и отношениями с сообществами, которые принимают центры данных.

От публичных обязательств к изменению на уровне инфраструктуры

В ответ на этот сдвиг технологические компании, такие как Microsoft и OpenAI, сделали публичные обязательства “оплатить свой путь”, чтобы решить проблемы сообщества, общества и окружающей среды, возникшие в результате их быстрого роста. Microsoft опубликовала рамку инфраструктуры, ориентированной на сообщество, которая устанавливает явные обязательства по строительству и эксплуатации центров данных ИИ в США. Хотя эти инициативы сигнализируют о значительном прогрессе и ясных намерениях, они решают только часть проблемы. Более конкретное и долгосрочное решение требует снижения потребления ресурсов на уровне инфраструктуры.

Это начинается с охлаждения. Традиционный подход к воздушному охлаждению недостаточен для современного оборудования ИИ. Это включает не только вычислительные ресурсы (ЦП и ГП), но и источники питания, хранилища и сетевое оборудование. Для большей тепловой эффективности охлаждение должно быть сосредоточено直接 на компонентах, генерирующих тепло, а не на пространстве, окружающем их.

Точное жидкостное охлаждение захватывает тепло напрямую на уровне компонентов с помощью экологически безопасных диэлектрических жидкостей, а не охлаждает всю комнату. Эти системы могут снизить потребление энергии до 40% и потребление воды до 96%, а также улучшить надежность и продлить срок службы оборудования. Кроме того, они практически бесшумны и защищают чувствительные компоненты от воздушных загрязнений.

Проектирование инфраструктуры для реальности с ограниченными ресурсами

Организации не должны выбирать между стоимостью, надежностью и устойчивостью. Когда инфраструктура проектируется комплексно, эти цели укрепляют друг друга. Снижение потребления энергии снижает эксплуатационные расходы, а снижение потребления воды смягчает нормативные риски и общественный контроль. Улучшенное управление теплом также повышает производительность системы и продлевает срок службы критически важных компонентов оборудования.

Инфраструктура, которая потребляет меньше энергии и воды, более естественно соответствует возникающим политическим рамкам и экологическим стандартам. Компании, которые добьются успеха, будут отдавать приоритет этому сдвигу и принимать передовые, устойчивые решения по управлению теплом. Будущее инфраструктуры будет формироваться не только инновациями в программном обеспечении, но и намеренным проектированием инфраструктуры.