يقوم طلاب الدراسات العليا في UT-Arlington بتطوير طريقة لتبريد مراكز البيانات بدون ماء
Arlington ، Texas (AP)-كان Sai Abhideep Pundla مستيقظًا منذ الساعة الثالثة صباحًا بعد رحلة حمراء من لاس فيجاس ، حيث أطلع المسؤولين التنفيذيين على شركة مركز البيانات ومسؤولي الحكومة المحلية حول مستقبل الذكاء الاصطناعي ، كيف يعود إلى ماء التبريد في UT-Arlington ، وهو يربط بين النموذج الأليفي الذي يعتقد أنه قد يحل أحدهم من التحديات المبردة في الصناعة. لوازم.
Pundla ، مرشح الدكتوراه في الهندسة ، يختبر نظامًا يبرد خوادم الكمبيوتر باستخدام مبرد كيميائي معاد تدويره بدلاً من الماء.
إنه ابتكار في الوقت المناسب. تقوم شركة Texas ببناء عشرات مراكز البيانات الضخمة-بعضها على حد سواء مثل Central Park في نيويورك-ويقول الخبراء إنه من المتوقع أن يرفع ملايين غالون من الماء سنويًا في حالة تواجه أزمة ماء متزايدة. كل انقطاع صورة أو رسالة مرسلة أو بحث Google يتطلب بيانات ، والتي يجب أن تذهب إلى مكان ما. أن "مكان ما" هو مركز بيانات. هذه المنشآت الضخمة المملوءة بالخوادم التي تخزن ومعالجة كل ما نقوم به عبر الإنترنت تبقي حياتنا الرقمية سليمة. ومع ذلك ، فإن الحفاظ على كل هذه البيانات يأخذ الكهرباء لتشغيل مراكز البيانات وأنظمة التبريد للحفاظ على معداتها من عطل. وكلاهما يتطلب الماء. بينما تستهلك مراكز البيانات حاليًا جزءًا صغيرًا من إجمالي إمدادات المياه في الولاية ، تحتوي الدولة حاليًا على أكثر من 400 منشأة لمركز البيانات ، مع حوالي 70 مرفقًا إضافيًا في الطريق. قالت مارغريت كوك ، الباحثة التي تدرس استخدام المياه في HARC ، " ولكن إذا حددت مراكز البيانات الضخمة في المجتمعات الصغيرة ، فقد لا تكون قادرة على التعامل مع القفزات الكبيرة في الطلب على المياه. في Texas Panhandle ، على سبيل المثال ، عقد سكان Amarillo مؤخرًا حدثًا مجتمعيًا لمعارضة خمسة مراكز بيانات مخططة وإبلاغ الآخرين بالمخاطر المحتملة على طبقة المياه الجوفية Ogallala ، مصدر المياه الرئيسي في المنطقة الذي يتم تجفيفه بشكل أسرع مما يمكن تجديده. "مصادر المياه لدينا ليست موثوقة مثل ما سيكون مطلوبًا لمركز البيانات" ، قال ماديسون بويل ، منظم الأحداث. أبرز هذا القلق المتزايد قيود الدولة في تتبع وتنبؤ استخدام المياه من قبل الصناعات الناشئة. في تكساس ، يتعين على الشركات الإبلاغ عن استهلاك المياه التاريخي ، ولكن ليس مطالبة بالإبلاغ عن مقدار المياه التي تتوقع أن تستهلكها في المستقبل أو من أين ستأتي ، مما يجعل من الصعب على المجتمعات التخطيط أو إدارة إمدادات المياه بشكل أفضل. بدأت الدول الأخرى في العمل على استخدام مياه مراكز البيانات. أقر المشرعون في كاليفورنيا مؤخراً مشروع قانون ، ينتظر توقيع الحاكم ، الذي سيؤدي إلى عرض معزز البيانات- GTM = "Linkenhancementa". href = "https://www.latimes.com/environment/story/2025-09-23/data-centers-water-use-bill#: ~:text=companies٪20That٪20Begin٪20Data٪20Ceners٪20ARAY٪20SATERN٪20BEORENTY00SEY٪20BEDRINGE00BINGERINGED٪20BERTINTER THE BOSTEMENTERTATION٪20BERTINTING٪20BOPRINTING٪20BERTINTING٪20BOPRINTINGENTEN Target = "_ blank" rel = "noopener"> يتطلب مراكز بيانات جديدة للإبلاغ عن استخدامها للمياه المتوقعة قبل بدء العمليات ، بينما في مينيسوتا ، مطورو بيانات البيانات مطلوبًا للتشاور مع الوكالة البيئية للدولة للتأكد من أن موقعها المقترح محاومًا. تم تصميم بعض مراكز البيانات في ولايات أخرى بالقرب من البحيرات أو الأنهار أو المناخات الباردة حيث يوجد تبريد طبيعي مجاني. في تكساس ، توجد العديد من مراكز البيانات في المناطق التي تكون فيها إمدادات المياه بالفعل تحت الضغط العالي ، "يمكنك أن تستهلك نفس كمية المياه في تكساس وأيوا". "لكن العبء البيئي مختلف لأن تكساس أكثر جفافًا."
في المختبر في أرلينغتون ، بوندلا وزميله براكستون ج.
Smith Flip على الطاقة إلى خادم مليء بوحدات الذاكرة ورقائق المعالجات والمشجعين - نفس المكونات التي تشكل مراكز بيانات ضخمة. يركل همهمة بخار من سائل خاص يبرد النظام. لا يوجد ماء. قال Pundla إن الصناعة تعرف أن استهلاكها للمياه والطاقة أمر غير مستدام. وقال إن "إن الجانب الإداري الحراري لمراكز البيانات يحاول الآن اللعب" حيث تتطور الصناعة أنظمة حوسبة أكبر وأكثر قوة تحتاج إلى مزيد من الكهرباء وتولد المزيد من الحرارة. الإلحاح لإيجاد الحلول ينمو. في وقت سابق من هذا العام ، أعلن الرئيس دونالد ترامب عن 500 مليار دولار فيدرالي ، يطلق عليه ستارغيت ، لإنشاء مراكز بيانات الذكاء الاصطناعى والبنية التحتية للسلطة الداعمة في تكساس. وبدون تبريد أكثر ذكاءً ، قال الأستاذ الهندسي في بوندلا ديريجي أجبونفر ، قد يأتي بتكلفة بيئية شديدة الانحدار: ندرة مياه تكثيف ، وإجبار المنازل والمزارع على التنافس مع الصناعة وتعطيل التنوع البيولوجي المائي. تستخدم مراكز البيانات المياه بطريقتين رئيسيتين: مباشرة ، لتبريد معداتها ، وبشكل غير مباشر ، من خلال الكهرباء التي تعتمد عليها. يتطلب سوق مركز بيانات Texas الحالي 10،234 ميجاوات من الكهرباء سنويًا ، وهو ما يعادل ما يقرب من ضعف بحلول عام 2030. هذا يعني أنه كلما استخدم مركز البيانات ، كلما تم استهلاك المزيد من المياه بشكل غير مباشر.
قال ما إذا كانت مراكز البيانات تختار الاتصال بالشبكة أو بناء مصدر الطاقة الخاص بها- سيؤثر البعض في وسط تكساس بالفعل على محطات توليد الطاقة في الموقع-سيؤثر على احتياجاتهم من المياه للتبريد. يكون السائق الأكبر لاستخدام المياه هو الحاجة إلى تبريد خوادم مركز البيانات ، التي تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، مما يولد حرارة هائلة يمكن أن تتسبب في فشل الخوادم إذا لم يتم تبريدها بشكل صحيح. على مر السنين ، تطورت طرق مختلفة لحل مشكلة التبريد. تستخدم الأنظمة التقليدية صفائف من المعجبين الكبار لتفجير الهواء البارد عبر الآلات ، ولكن هذا يتطلب الكثير من الكهرباء والمعجبين بصوت عالٍ. قال Agonafer ، أستاذ الهندسة في UT-Arlington ، إن تبريد الهواء يمكن أن يمثل ما يصل إلى 40 ٪ من إجمالي الطلب على الطاقة في مركز البيانات. البحث عن حل أكثر كفاءة في الطاقة ، بدأت الصناعة في استكشاف خوادم التبريد بالماء. إحدى الطرق هي من خلال التبريد التبخيري: يتم تفجير الهواء الساخن الناتج عن الخوادم من خلال مادة غارقة في الماء. بينما يتبخر الماء ، فإنه يسحب الحرارة من الهواء ، ثم يتم تعميمه حول الخوادم لمنعها من ارتفاع درجة الحرارة. يوجد أيضًا تبريد سائل ، وهي طريقة تعتمد أكثر من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي. بدلاً من تبريد الهواء ، تبرد هذه الطريقة الجهاز مباشرة. يتم توصيل الأطباق الباردة بالرقائق الفردية ، وسائل - عادة ما يكون مزيجًا من الماء ومبرد كيميائي - يدور عبر الألواح ، ويسحب الحرارة بعيدًا. هناك أيضًا أنظمة تبريد حلقة مغلقة ، وهي تقنية سيتم استخدامها في أحد أكبر مركز بيانات في العالم الآن يجري الآن أن يكون جزءًا من abilenen. في نظام الحلقة المغلقة ، سيستخدم سائل التبريد-مشروع أبيلين الماء-في دائرة مختومة. يمتص السائل الحرارة من المكونات الإلكترونية ، ويتم تحويله إلى بخار ، ثم يتم تكثيفه مرة أخرى إلى سائل ، وإعادة تدويره باستمرار عبر النظام. سيستخدم مركز البيانات في البداية 8 ملايين جالون من مياه مدينة أبيلين لملء نظام التبريد. وقال إرميا بيهل ، مساعد المدير في شركة أبيلين للمياه ، إن الإجمالي هو الحد الأدنى مقارنة بمتوسط الاستخدام اليومي للمدينة البالغ 22 مليون جالون. بعد ذلك التعبئة الأولية ، سيحتاج النظام إلى بعض المياه الإضافية ، لكن BIHL لم يستطع تحديد مقدار أو عدد المرات. وأضاف أنه في بعض الأحيان ، سيحتاج النظام أيضًا إلى استنزاف وإعادة تعبئته تمامًا للصيانة.
لكنه قال إن استخدام المياه في المركز ليس من المتوقع أن يضع حدوثًا عميقًا في إجمالي إمدادات المياه في المدينة. "قد نكون الفيل الأبيض لجميع مراكز الذكاء الاصطناعى الأخرى هناك ، لمجرد نوع نظام التبريد الذي (مراكز البيانات)". عملية التخطيط للمياه في تكساس مبنية على البيانات التاريخية. تعتمد الإسقاطات طويلة الأجل لاحتياجات المياه في الولاية من قبل مجلس تطوير المياه في تكساس على اتجاهات الاستخدام السابقة واستخدام المياه المبلغ عنها التاريخي. يقول الخبراء أن هذا النموذج يمكن أن يترك إمدادات المياه في الولاية عرضة للنمو السريع للصناعات الجديدة مثل مراكز البيانات. وقال جولي نهرغانج ، المدير التنفيذي لجمعية البيئة المائية في تكساس ، "إذا كان لديك صناعة تتمتع بنوع كبير من النمو الهائل في الدولة أو مجرد قفزات وحدود ، فإن البيانات التاريخية لا تمنحك ما يكفي لتخطيط الاستخدام في المستقبل". على سبيل المثال ، يستخدم AI التوليدي ، مثل ChatGPT ، وحدات معالجة الرسومات ، والتي تعد أكثر تعقيدًا من معالجات الكمبيوتر النموذجية وتوليد المزيد من الحرارة - مما يتطلب المزيد من الماء للتبريد ، كما قال Ding ، أستاذ Purdue. واجهت الدولة مشكلات مماثلة من قبل. وقال كارلوس روبنشتاين ، وهو خبير مياه ومفوض سابق في لجنة تكساس حول الجودة البيئية ، عندما انطلق التكسير الهيدروليكي لأول مرة في حقول النفط الواسعة في الولاية ، تم إهمال مخططي الدولة بسبب الطلب الهائل للمياه. قال إن الصناعة وجدت بدائل مثل استخدام المياه الجوفية المقلوبة وإعادة استخدام المياه. "لقد تمكنا من ذلك جيدًا ، لكن يمكنك الاستمرار في إدارته بشكل جيد لفترة طويلة" ، قال روبنشتاين. سيناريو مماثل يتكشف الآن مع مراكز البيانات. لا توجد طريقة موحدة للإبلاغ عن استخدام المياه أو تتبعها ، ونتيجة لذلك ، لا يمكن للدولة أن تتنبأ بدقة بتأثيرها المستقبلي على مورد طبيعي ثمين بشكل متزايد ، وفقًا للخبراء. "لدينا نقص في المياه ، ولكن على الجانب الآخر ، نحب اقتصاد تكساس". "إنه توازن صعب ، لكننا نتصالح مع حقيقة أن المياه في تكساس هي العامل الأكثر قيودًا ، ونحن بحاجة إلى العثور على إجابة (للقاء كليهما)."
في عام 2024 ، حاول مجلس مياه الولاية الحصول على مقبض على استهلاك مياه مراكز البيانات من خلال إرسال استطلاعات إلى ما يقرب من 70 مركزًا للبيانات يسألون عن مقدار المياه الأرضية والمياه التي استخدموها كل شهر والتي كانت تزود تلك المياه بها. على الرغم من أن تكون عواقب عدم الامتثال ضئيلة - جنحة من الفئة C بحد أقصى 500 دولار.
في الممارسة العملية ، يعتمد النظام على الامتثال الطوعي أو الإبلاغ الذاتي. TWDB ثم يتحقق من صحة البيانات في تلك التقارير. إذا عرفت الدولة نوع نظام التبريد الذي يستخدمه كل منشأة وكذلك استهلاكها في الكهرباء ، فيمكنها تقدير استهلاك المياه بشكل أفضل. لكن الخبراء يقولون إن الشركات لا تكشف دائمًا عن تلك المعلومات لأسباب خاصة. استجابةً لهذه التحديات ، قال مجلس تطوير المياه إنه يشارك في المؤتمرات الصناعية ، ومراجعة الأبحاث الجديدة ، والعمل على تحويل مراكز البيانات إلى فئة أخرى من مستخدمي المياه لتتبعها بشكل أفضل في خطط المياه المستقبلية. ومع ذلك ، يقول الخبراء إن مراكز البيانات لن تنعكس على الأرجح في وثائق تخطيط الدولة حتى عام 2032. Cook ، باحثة HARC ، قالت إنها سمعت من المخططين الإقليميين العصبيين وخبراء الحفاظ على المياه الجوفية. وقال كوك إن التخطيط بناءً على البيانات التاريخية "يعني أن كل التخطيط الذي قاموا به غير دقيق". "نحن بحاجة إلى تسريع."
داخل مختبر UT-Arlington ، يتم جمع فريق صغير حول طاولة حيث تم وضع الأعمال الداخلية لآلة تبريد مركز البيانات على قطعة طاولة بيضاء. على عكس نظام تبريد الحلقة المغلقة في مركز بيانات Abilene ، تستخدم هذه التقنية مزيجًا كيميائيًا بدلاً من الماء وتبريد الجهاز مباشرة. يدور المبرد من خلال صفيحة مثبتة مباشرة على وحدة المعالجة ، وعقل الكمبيوتر. عندما يمتص السائل الحرارة ، يتبخر ، يحمل الحرارة بعيدًا قبل المكثف وإعادة تدويره ، ويشكل حلقة مغلقة. قال Agonafer ، أستاذ الهندسة ، إن هذا التغيير من السائل إلى الغاز والرجوع إلى السائل هو وسيلة أكثر كفاءة لإزالة الحرارة من أنظمة التبريد التقليدية أو السائل فقط. قال سميث ، طالب الدكتوراه الهندسي: "إنه نوع من الثلاجة". قامت التكنولوجيا الجديدة بتخفيض الطاقة التي يستخدمها مركز البيانات المتوسط لتبريد معداته من حوالي 40 ٪ من إجمالي استخدام الطاقة إلى 5 ٪ أثناء الاختبار المعملي. على الرغم من أن العرض التوضيحي الحالي يتضمن خادمًا واحدًا فقط ، إلا أن الخطط موجودة لتوسيع نطاقها إلى 40 حيث يقوم الفريق بتشكيل معدلات تدفق السائل ، والتحكم في درجة الحرارة ، والضغط لتقليل استخدام الطاقة. إنه جزء من جهد أكبر مدعومًا فيدرالية لتحويل كيفية تبريد مراكز البيانات. بفضل منحة بقيمة 2.84 مليون دولار من برنامج CoolerChips التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، تقود UT-Arlington واحد من 19 مشروعًا يهدف إلى تقليص الطاقة والمتطلب المائي للبيانات.
كجزء من المشروع ، accelsius ، وهي شركة تعتمد على التبرئة في مجال البيانات ، تم التبرع بها مع رف. وقال Agonofer ، الأستاذ الذي يقود فريق الطلاب ، إن المشروع على وشك الاستعداد للاستخدام التجاري. قال Pundla ، مرشح الدكتوراه ، إن التكنولوجيا تستمد بالفعل الاهتمام من شركات مركز البيانات. عندما يكتمل المشروع ، يخطط الطلاب لإطلاق شركة ناشئة لبيع التكنولوجيا ، مع الجامعة حيث تم تطويرها كمساهم. على الرغم من عدم وجود لوائح في تكساس تطلب من الشركات تبني مثل هذه الأنظمة ، فإن الشركات التي تبيع تكنولوجيا نظام التبريد تقول أن مراكز البيانات لديها حافز كبير لخفض الطلب على الطاقة.