С ростом возможностей искусственного интеллекта неизбежно растет потребность в высокопроизводительных ЦОДах, быстрое развитие которых сдерживает экологическая инициатива. Так, в Ирландии был наложен запрет на подключение ЦОД к электросети EirGrid, а в Амстертдаме и Харлеммермере (Нидерланды) установлено максимальное значение PUE 1,2. Напомним, что PUE показывает эффективность использования энергии ЦОДом и рассчитывается как отношение полной затраченной электрической энергии ЦОДа к энергии, потребленной вычислительным оборудованием (PUE = P общ. / P. серв.)
Успех настолько быстрого развития искусственного интеллекта прежде всего связан с растущей производительностью процессоров, которые требуют все больше и больше энергии. Председатель правления Huawei Ху Хоукун поделился прогнозом: к 2030 г. общая вычислительная мощность вырастет более чем в 10 раз, а мощность ИИ, которая позволяет обрабатывать большие объемы данных и выполнять сложные вычисления, вырастет в 500 раз.
Поиск решений
Энергетический кризис в Европе и одновременное ужесточение регулирования в области экологии заставляют производителей ЦОДов искать “зеленые” источники энергии и оптимизировать внутренние системы дата-центра с целью увеличить его эффективность.
Поиск решений, которые помогут снизить выброс парниковых газов, приводит к появлению интересных проектов по вторичному использованию тепла, выделяемого ЦОДами, а также применению малых ядерных реакторов, как постоянного источника энергии для дата-центра (подробнее о “зеленых” проектах в статье).
Повышение эффективности ЦОДов - неоспоримый драйвер развития отрасли. О том, каким образом это видят операторы дата-центров, рассказывает отчет Uptime Institute 2022 года.
Половина опрошенных операторов центров обработки данных говорят, что программно-определяемое энергопотребление является технологической инновацией, которая приведет к значительным улучшениям в области энергоэффективности в ближайшие пять лет. В эту категорию входят различные возможности, основанные на программном обеспечении, взаимодействующем с электрическими системами, включая нагрузку отключения, балансировку нагрузки и регулирование сервера.
Искусственный интеллект (ИИ) для работы центров обработки данных, отказоустойчивость за счет резервирования ЦОД, прямое жидкостное охлаждение также на повестке дня у производителей дата-центров.
Доверие владельцев и операторов к ИИ как инструменту управления центром обработки данных растет: 57% респондентов заявили, что доверят адекватно обученной модели машинного обучения для принятия операционных решений, по сравнению с 49% в 2021 году. Компоненты на основе ИИ уже разрабатываются и встраиваются легкодоступные системы электропитания и охлаждения ЦОДов.
Зеленые технологии в настоящее время имеют существенный недостаток: возобновляемые источники энергии чаще всего непостоянны, а это ведет к ряду трудностей, связанных с аккумулированием, хранением и перераспределением электроэнергии. Закономерным является решение ЕС признать ядерную энергию чистой и экологичной. Это дает возможность ЦОДам повышать свою производительность и поддерживать высокий уровень отказоустойчивости.
И все же не только искусственный интеллект влияет на растущую потребность в мощности. Интернет вещей, сети Wi-Fi 5G и 6G, виртуальная реальность, видео сверхвысокого качества также являются сильным стимулятором роста энергопотребления ЦОДами.
Потребность в мощности постоянно растет, на рынке появляется все больше предложений 30 - 50 кВт на стойку.
Ситуация в России
Россия, как и другие страны, приняла программу по развитию искусственного интеллекта в 2019 году. К 2030 году объем услуг в сфере разработки и внедрения решений на базе искусственного интеллекта должен увеличиться до 60 млрд рублей, значительно превысив показатель 2022 года в 12 млрд рублей. Развитие ИИ в России способно принести дополнительно 11,2 трлн рублей к ВВП. По оценкам Министерства экономического развития, ключевым фактором, сдерживающим дальнейший прогресс в сфере ИИ, является недостаток вычислительных ресурсов.
Энергетический вопрос в России стоит не настолько остро, как в европейских странах. Однако, учитывая экспоненциальный рост потребности в высокопроизводительных дата-центрах, нехватка природных ресурсов и воздействие на экологию будет расти. Уже сейчас существуют проекты, которые посредством использования чистой и экологичной энергии снижают затраты операторов ЦОДов в долгосрочной перспективе.
Особенностью российской зеленой энергетики является использование природного газа и атомной энергии.
По экологическим нормативам газовые генераторы имеют меньший уровень выбросов NOx и CO2. При этом, если газовая генерация дешевле электричества от сети, то подобные ЦОД за счет экономии топлива быстро окупают вложения в строительство собственной электростанции на природном газе. В нефтегазовой промышленности помимо привычного продукта, потребляемого населением, есть понятие попутного газа, который образуется при добычи нефти и в большинстве случаев сжигается за ненадобностью.
Благодаря появлению модульных ЦОДов, доставить дата-центр к месту дешевого топлива становится простым решением. Однако при выборе такого варианта первоначальные капитальные затраты гораздо выше. Посмотреть обзор модульного ЦОД компании ART Engineering можно тут.
Альтернативой газовой энергии является атомная. В России уже появились ЦОДы, расположенные возле крупных АЭС. Росатом с 2015 года развивает собственную сеть ЦОДов, на счету компании 4 крупных дата-центра. Последним проектом стал Иннополис - крупнейший ЦОД Приволжского федерального округа в геораспределенной и катастрофоусточивой сети дата-центров Росатома.
Первым проектом компании стало строительство ЦОД «Калининский». Это самый большой дата-центр в Российской Федерации: 80 Мегаватт и более чем 4500 стойко-мест. Стоимость электроэнергии, питающей ЦОД минимальная.
Одним из шагов в области снижения энергопотребления становится разработка проектов по использованию тепловыделений ЦОДов. Мировым лидером в подобных решениях является Стокгольм, где к сетям централизованного теплоснабжения подключено 30 объектов. Модернизация действующих ЦОД занимает порядка 2-3 лет, плюс высокие затраты на внедрение самой технологии. Гораздо эффективнее предусмотреть использование тепла на стадии разработки и проектирования нового ЦОД. Немаловажным фактором эффективности рекуперации отводимого тепла является близость потребителей к ЦОД. Успех этой технологии зависит от готовности сотрудничества муниципалитетов, поставщиков энергии, потребителей тепла и операторов ЦОД.
Задачу по разработке экологически чистых технологий для питания ЦОД в обозримом будущем может быть делегирована искусственному интеллекту, что будет особым вкладом в заботу об окружающей среде.
