سیستم خنک‌کننده هسته‌ای استارت‌آپ می‌تواند مراکز داده را پایدارتر کند | اخبار MIT

ظهور هوش مصنوعی در پشت گسترش عظیم مرکز داده است. مراکز داده هستند پیش بینی شده است تا پایان این دهه بین 9 تا 17 درصد از کل مصرف برق در ایالات متحده را به خود اختصاص دهد. امروزه، حدود یک سوم برق مرکز داده به خنک کردن تراشه‌هایی که مدل‌های هوش مصنوعی را اجرا می‌کنند، اختصاص می‌یابد.

این فرآیندی است که Ferveret برای کارآمدتر کردن کار می کند. این استارت آپ که توسط رضا عزیزیان، فوق دکترای سابق MIT در مهندسی هسته ای، و متئو بوچی، استر و هارولد ای. ادگرتون دانشیار MIT در دپارتمان علوم و مهندسی هسته ای تأسیس شده است، رویکردی را از راکتورهای هسته ای برای خنک کردن تراشه ها بدون استفاده از آب و به طور قابل توجهی برق کمتر تطبیق می دهد.

سیستم خنک کننده این شرکت، سرورهای کامپیوتر را در یک مایع تخصصی غوطه ور می کند که گرما را بسیار موثرتر از هوای یک فن جذب می کند. چیزی که این محلول را از سایر سیستم های خنک کننده مایع متمایز می کند، حباب ها هستند: محلول خنک کننده فاز تطبیقی ​​(APC) Ferveret حباب های بسیار کوچک تری را در سطح سرور تولید می کند که با دفعات بیشتری جدا می شوند و فرآیند انتقال حرارت را تسریع می کنند.

Ferveret در حال آزمایش راه حل های خود با شرکت هایی از جمله CleanSpark، توسعه دهنده و اپراتور مرکز داده، و همچنین FuriosaAI، یک شرکت شتاب دهنده هوش مصنوعی، و Switch، یکی از بزرگترین اپراتورهای مرکز داده در ایالات متحده است.

در مطالعه اخیر با همکاری دپارتمان علوم کامپیوتر ساموئلی در دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس، Ferveret دریافت که راه حل APC آن منجر به بهبود 15 درصدی راندمان توان محاسباتی در مقایسه با راه حل های پیشرفته خنک کننده مایع می شود. این شرکت می‌گوید با ترکیب این صرفه‌جویی‌ها با سیستم کنترل قدرت Ferveret برای بهینه‌سازی شرایط عملیاتی، به مراکز داده اجازه می‌دهد تا 35 درصد توکن‌های بیشتر – قطعات کوچک متن یا داده – را از مدل‌های هوش مصنوعی خود با همان مقدار قدرت دریافت کنند.

عزیزیان می گوید: «هدف ما این است که مراکز داده را تا حد ممکن پایدار کنیم و به آنها کمک کنیم تا از تک وات توان برای تولید توکن ها استفاده کنند که مفیدترین خروجی ها هستند. سیستم ما عملکرد تراشه‌های قوی‌تری را امکان‌پذیر می‌کند، به مراکز داده کمک می‌کند تا انرژی بسیار کمتری را هدر دهند و تمام این کارها را با مصرف صفر آب انجام می‌دهد.

از راکتورهای هسته ای گرفته تا هوش مصنوعی

عزیزیان در سال 2013 زمانی که با بوچی، که در آن زمان یک دانشمند محقق بود، یک دکترای فوق دکتری در MIT بود. آنها قبل از اینکه عزیزیان وارد صنعت شود، روی انتقال حرارت در راکتورهای هسته‌ای کار می‌کردند، جایی که او تمرکز خود را روی تراشه‌های خنک‌کننده معطوف کرد. عزیزیان ابتدا روی هدست واقعیت افزوده هولولنز مایکروسافت کار کرد و سپس به انویدیا پیوست که واحدهای پردازش گرافیکی را که شرکت‌ها برای آموزش و اجرای آخرین مدل‌های هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، تولید می‌کند. در همین حال، بوچی به انجام تحقیقات در MIT ادامه داد و در سال 2016 دستیار استاد شد.

عزیزیان در سال 2017 وارد اولین مرکز داده خود شد، جایی که توسط فن های عظیم و پر سر و صدایی که ساختمان را در حین خنک شدن پر کرده بود، تحت تاثیر قرار گرفت.

عزیزیان با یادآوری اینکه خنک کننده هوا هنوز هم می تواند 40 درصد از انرژی مرکز داده را اشغال کند، به یاد می آورد: “من فکر کردم، “معموم، اینگونه امکانات را خنک نمی کنید.” “این روش کارآمدی برای انجام کارها نبود، اما از آنجایی که به عملکرد آسیب نمی رساند، هیچ کس اهمیت نمی داد که فناوری خنک کننده 50 سال قدمت داشته باشد.”

عزیزیان صحبت با بوچی را در مورد به کارگیری دانش آنها در مورد بهینه سازی انتقال حرارت در راکتورهای هسته ای به مراکز داده آغاز کرد. دانشمندان دهه ها را صرف یافتن راه های بهتری برای انتقال گرما در راکتورهای هسته ای کرده اند.

عزیزیان توضیح می دهد: «انتقال حرارت تعیین می کند که چقدر انرژی می توانید از هسته راکتور استخراج کنید، که مستقیماً به درآمد تبدیل می شود.

بنیانگذاران Ferveret را در سال 2021 راه اندازی کردند. از زمانی که عزیزیان وارد اولین مرکز داده خود شد، چیزهای زیادی تغییر کرده است. شرکت‌های تولیدکننده تراشه‌ها، اجزای بیشتری را روی تراشه‌های خود بسته‌بندی می‌کنند، زیرا انفجار در هوش مصنوعی منجر به کاهش حداکثر ظرفیت محاسباتی از منابع تغذیه محدود شده است.

این امر اپراتورهای مرکز داده را به استفاده از مایع برای خنک کردن تراشه ها سوق داده است – اغلب از طریق تکنیکی به نام خنک کننده غوطه وری که تراشه ها را در مایع غوطه ور می کند. موثرترین شکل خنک کننده غوطه وری مایع را به جوش می آورد.

بوچی توضیح می دهد: “مایع وسیله انتقال حرارت بهتری نسبت به هوا است. به همین دلیل است که وقتی دست خود را در آب با دمای اتاق می چسبانید، هنوز احساس سردی می کنید.” هنگامی که مایع در حال جوشیدن است، در از بین بردن گرما حتی بهتر می شود زیرا تغییر فاز به انرژی زیادی نیاز دارد، انرژی که شما از تراشه خارج می کنید. این به شما امکان می دهد مقادیر زیادی گرما را با حداقل تفاوت دما بین تراشه ها و مایع منتقل کنید.

متأسفانه، جوشاندن مایع به سیستم پیچیدگی می‌افزاید، زیرا اپراتورها را مجبور می‌کند تا حباب‌ها را در حین کنترل فشار، دما و موجودی سیال، گرفته و به حالت مایع درآورند.

سیستم Ferveret از فرآیندی در راکتورهای هسته ای به نام جوش تحت خنک شده اقتباس شده است. از مایعی با نقطه جوش کم و هیچ یک از مواد شیمیایی سمی PFAS برای همیشه استفاده می کند که سایر رویکردها بر آن تکیه دارند. در سطح تراشه، مایع Ferveret حباب های کوچک تری نسبت به سایر روش های خنک کننده غوطه وری تولید می کند. این حباب ها بیشتر جدا می شوند و به سرعت در مایع اطراف دوباره متراکم می شوند و چرخه خیس شدن مجدد حباب در سطح تراشه را تسریع می کنند تا انتقال حرارت را تسریع کنند.

Ferveret سیستم APC خود را در جعبه های کوچکی ارائه می دهد که هر کدام یک سرور را در خود جای داده است. بنیانگذاران می گویند سیستم های مدولار آنها استقرار سیستم را آسان تر می کند و تعمیر و نگهداری را ساده می کند.

عزیزیان می گوید: «فیزیک ما را قادر می سازد تا به عواملی برسیم که در گذشته امکان پذیر نبودند. “اکثر راه حل های خنک کننده غوطه وری مخازن بزرگی هستند که مردم سرورها را در آنها غوطه ور می کنند. ما یک راه حل کوچکتر و مدولار روی قفسه داریم که آن را با زیرساخت فعلی سازگار می کند، بنابراین استفاده از فناوری ما برای مردم آسان تر است.”

Ferveret همچنین نرم‌افزار کنترلی را ارائه می‌کند که قدرت ورودی به هر سرور را در زمان واقعی تنظیم می‌کند تا کارایی را بیشتر کند.

بوچی می‌گوید: «ما سیستم‌های تمام پشته را ارائه می‌کنیم که شامل جعبه خنک‌کننده، قفسه، واحدهای توزیع خنک‌کننده و سنسورهایی است که دما و فشار را اندازه‌گیری می‌کنند. نرم افزار ما آن سنسورها را نظارت می کند و شرایط عملکرد داخل هر جعبه را بهینه می کند تا اطمینان حاصل شود که مصرف انرژی در سیستم به حداقل می رسد.

هوش مصنوعی با منابع کمتر

Ferveret علاوه بر کمک به مراکز داده برای کارایی بیشتر، پایداری را نیز با تسهیل کارکرد مراکز داده در مناطق دورافتاده با انرژی های تجدیدپذیر بیشتر بهبود می بخشد.

بوچی می‌گوید: «خورشید در مکان‌هایی می‌تابد که آب زیادی ندارید، بنابراین مزیت بدون آب بودن ما این است که به شما اجازه می‌دهیم مراکز داده بسازید که در آن انرژی خورشیدی دارید اما چیزی برای خنک کردن مرکز داده وجود ندارد. “این فناوری می تواند به استقرار مراکز داده در مناطقی که معمولاً منابع لازم برای انجام این کار را ندارید، از جمله آفریقا، خاورمیانه و البته بخش هایی از آمریکا کمک کند. این یک قفل بزرگ است.”

Ferveret در حال مذاکره با شرکت‌های بزرگ رایانش ابری معروف به hyperscalers است و در حال حاضر بخشی از برنامه Inception Nvidia برای استارت‌آپ‌ها است. این شرکت قصد دارد تا اواخر سال جاری همکاری های گسترده خود را اعلام کند. از آنجا، بنیانگذاران قصد دارند به سرعت فناوری خود را افزایش دهند تا به صنعت هوش مصنوعی کمک کند تا بدون فشار بیشتر بر سیاره به رشد خود ادامه دهد.

عزیزیان می گوید: «صنعت محاسبات در قالب دسترسی به برق با چالش بزرگی مواجه است و در بسیاری از مناطق با مشکل دسترسی به آب مواجه است. “این تنها با رشد صنعت محدودتر خواهد شد. هدف اصلی این اپراتورهای مرکز داده دریافت توکن های بیشتری از قدرتی است که دارند. ما نشان داده ایم که می توانیم این کار را انجام دهیم.”