9 دقیقه
در ساحل شانگهای یک کپسول زرد رنگ آماده میشود تا آزمایشی انجام دهد که ممکن است نحوهٔ فکر ما دربارهٔ مراکز داده را دگرگون کند. یک شرکت فناوری دریایی چینی قصد دارد نیمهٔ اکتبر 2025 یک مجموعه سرور را به عمق دریا فرو ببرد؛ وعدهای که کاهش چشمگیر انرژی مورد نیاز برای خنکسازی را به همراه دارد، اما همزمان پرسشهای مهندسی و زیستمحیطی را نیز مطرح میکند.
چرا سرورها را زیر دریا قرار میدهند؟
مراکز دادهٔ سنتی به حجم بالایی از سیستمهای تهویهٔ مطبوع یا خنککنندههای تبخیری وابستهاند تا دمای سرورها را در حد مناسب نگه دارند. اما مزیت سادهٔ مراکز زیرآبی این است که اقیانوس خنک است. شرکت Highlander، سازندهٔ تجهیزات دریاییِ پروژهٔ شانگهای، میگوید جریانهای اقیانوسی میتوانند سرورهای غوطهور را بدون نیاز به چیلرهای پرمصرف روی خشکی خنک نگه دارند. یانگ یه، نایبرئیس Highlander، به این مزیت ذاتی اشاره میکند و میگوید: «عملیات زیرآبی مزایای ذاتی برای خنکسازی دارد.»
شرکت مدعی است که این روش میتواند مصرف انرژی مربوط به خنکسازی را تا حدود 90 درصد کاهش دهد. کپسول قرار است به مشتریانی از جمله China Telecom و یک شرکت دولتی محاسبات هوش مصنوعی خدمات دهد و پروژه بخشی از تلاشی دولتی گستردهتر برای کاهش ردپای کربنی زیرساختهای دادهای است.
مهندسی عمق: طراحی، حفاظت و تأمین انرژی
ساخت یک مرکز داده که در زیر امواج دریا زندگی کند، چالشی کاملاً متفاوت نسبت به احداث آن روی خشکی است. Highlander قطعات کپسول را در اسکلهای نزدیک شانگهای در قالب ماژولهای جداگانه سرهمبندی و سپس آنها را داخل یک کپسول فولادی مهرومومشده قرار داد. برای مقابله با خوردگی نمکی، پوستهٔ بیرونی با ترکیبی محافظ پوشانده شده که شامل پولکهای شیشهای است تا دوام ساختار در محیط خورندهٔ دریایی افزایش یابد. یک آسانسور یا سازوکار دسترسی، بخش زیرآبی را به قسمتهایی که بالای آب باقی میمانند متصل میکند تا تیمهای نگهداری بتوانند به سیستمهای داخل دسترسی داشته باشند.
در حوزهٔ انرژی، Highlander اعلام کرده که تقریباً تمام برق لازم برای این نصب از مزارع بادی دریایی مجاور تأمین خواهد شد. شرکت برآورد میکند بیش از 95 درصد انرژی مورد نیاز از منابع تجدیدپذیر تأمین شود. پروژههای پیشین که با پشتوانهٔ دولتی اجرا شدند — از جمله آزمایشی در 2022 نزدیک استان هاینان — یارانههایی دریافت کردند تا توسعهٔ این فناوری تسریع شود.
جزئیات فنی که کمتر دربارهشان گفته میشود
- ساختار فشار و آببندی: کپسول باید در برابر فشار هیدرواستاتیک و نفوذ آب مقاوم باشد؛ مکانیک مهروموم و تستهای فشار از مراحل حیاتی پیش از غرق کردن است.
- مقایسهٔ خنکسازی مستقیم و غیرمستقیم: برخی طراحیها جریان آب را مستقیم به سمت پوستهٔ مبدّل حرارتی هدایت میکنند، در حالی که رویکردهای دیگر از سامانهٔ مایع داخلی استفاده میکنند تا از تماس مستقیم آب شور با اجزای حساس جلوگیری شود.
- مقاومت در برابر خوردگی: علاوه بر پوششهای خاص، انتخاب آلیاژهای مقاوم، آندهای فداشونده و راهکارهای بازرسی مستمر برای کاهش سرعت خوردگی ضروری است.
- اتصال داده و برق: کابلهای فیبر نوری و کابلهای برق فشارقوی که بستر ارتباط و انرژی را فراهم میکنند باید بهصورت ویژه برای محیط زیرآبی و کششهای ناشی از موج و جریان طراحی شوند.
از آزمایشگاه تا سوالات تجاری
مایکروسافت در سال 2018 ایدهٔ مشابهی را در سواحل اسکاتلند آزمایش کرد و یک کپسول دادهٔ غوطهور را برای بررسی قابلیت بقا و خنککاری به آب انداخت. آن آزمایش در 2020 بازیابی شد و مایکروسافت آن را یک موفقیت فنی توصیف کرد، اما حاضر به اجرای تجاری در مقیاس گسترده نشد. کارشناسان میگویند این نشان میدهد که ایده در مقیاس کوچک کار میکند، اما ارتقا به عملیاتهای مگاواتی چالشهای جدیدی پدید میآورد.
سؤالهای تجاری ملموسی وجود دارند: هزینهٔ نصب و نگهداری کابلهای توان و فیبر از بستر دریا تا ساحل چقدر است؟ چه میزان یارانه یا مشوق دولتی برای کاهش نقطهٔ سربهسر لازم است؟ و مهمتر از همه، آیا بازار مشتریانی دارد که ترجیح دهند بارهای حساسی مانند آموزش مدلهای هوش مصنوعی را در زیر دریا اجرا کنند؟
نکاتی دربارهٔ ظرفیت و مقیاسپذیری
تبدیل یک پروژهٔ آزمایشی به مرکز دادهٔ مگاواتی شامل موارد زیر است:
- سیستمهای توزیع برق با سطح ولتاژ بالا برای کاهش اتلاف انرژی در مسیر کابل.
- ماژولهای سرمایش و انتفال حرارت که بتوانند حرارت متمرکز تولیدشده توسط هزاران پردازنده را به جریان دریایی منتقل کنند.
- سیستمهای نظارتی بیولوژیک و محیطی برای پایش دما، شوری، و تأثیر بر زندگی دریایی بهصورت پیوسته.
مزایا، ریسکها و مناقشهٔ اثرات زیستمحیطی
طرفداران این رویکرد چند فایدهٔ روشن را برجسته میکنند:
- کاهش قابلتوجه انرژی خنکسازی و در نتیجه تولید کمتر گازهای گلخانهای، در صورتی که ادعای کاهش 90 درصدی در مقیاس بزرگ هم محقق شود.
- نزدیکی به مشتریان ساحلی و کابلهای زیرآبی که میتواند فاصلهٔ شبکه و در نتیجه تأخیر (latency) را کاهش دهد.
- ادغام نزدیک با منابع تجدیدپذیر دریایی مثل مزارع بادی که تأمین برق پاک را راحتتر میکند.
اما منتقدان و پژوهشگران مستقل هشدار میدهند که احتیاط لازم است. پهن کردن کابلهای باظرفیت بالا و خطوط نیرو بین بستر دریا و ساحل پیچیده و پرهزینه است. گروهی در دانشگاه فلوریدا و پژوهشگرانی در ژاپن نشان دادهاند که آب میتواند حملات بر پایهٔ صوت را هدایت کند و سرورهای زیرآبی را در معرض تهدیدات امنیتی جدیدی قرار دهد که روی خشکی معمول نیستند. مسألهٔ دیگری هم که کمتر بحث شده، مسئلهٔ گرماست.
اندرو وانت، بومشناس دریایی از دانشگاه هال، هشدار میدهد که حتی افزایشهای معتدل دمای محلی آب میتواند رفتار گونهها را تغییر دهد؛ برخی از موجودات جذب میشوند و برخی دیگر فرار میکنند. Highlander به ارزیابی مستقل از آزمایش زوههای 2020 خود در جوهای Zhuhai اشاره میکند که نشان داد دماهای اطراف در محدودهٔ قابلقبولی باقی ماندهاند. با این حال شائولئی رِن از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، میگوید اثرات گرمایی با افزایش ظرفیت مقیاس مییابد: «برای مراکز دادهٔ زیرآبی با مقیاس مگاوات، مشکل آلودگی حرارتی باید دقیقتر مطالعه شود.»
Highlander خود اذعان دارد که ساخت از آنچه پیشبینی شده بود دشوارتر بوده است. مهندس ژو جون میگوید مونتاژ روی خشکی، عملیات آببندی و محافظت بلندمدت در برابر خوردگی بیشتر از آنچه برنامهریزی اولیه پیشبینی کرده بودند کار برد. پروژه همچنین به یارانهها وابسته است: Highlander برای آزمایش هاینان خود 40 میلیون یوان (حدود 5.6 میلیون دلار) دریافت کرد که نشان میدهد حمایت دولتی چگونه نمونههای اولیه را به سمت پیشنهادات تجاری سوق میدهد.
مسائل قانونی، امنیتی و نظارتی
علاوه بر چالشهای فنی و زیستمحیطی، مسائل حقوقی و امنیتی نیز مطرح است: تعیین مسئولیت در برابر نشت حرارتی یا حادثههای زیستمحیطی، چارچوبهای حفاظتی در مقابل خرابکاری یا حملات سایبری خاصِ زیرآبی، و قوانین مربوط به استفاده از بستر دریا که میتواند بین کشورها متفاوت باشد. این سوالها روی هزینهٔ بیمه، شروط قراردادها و مسیر پذیرش بازار تأثیر دارند.
کجا و چگونه مراکز داده زیرآبی در اکوسیستم قرار میگیرند؟
کارشناسان میگویند این تأسیسات احتمالاً مکمل مراکز دادهٔ سنتی خواهند بود تا جایگزین کامل آنها. آنها ممکن است نقشهای نیچی را ایفا کنند — خوشههای هوش مصنوعی ساحلی، سرویسدهندگان حساس به تأخیر شبکه، یا مراکزی که مستقیماً به انرژی تجدیدپذیر دریایی متصلاند — در حالی که مراکز اصلی روی خشکی به میزبانی بارهای گستردهٔ پردازشی ادامه میدهند.
تصور کنید آیندهای که در آن بخشی از آموزشهای مدلهای بزرگ هوش مصنوعی در دریا انجام شود: توسط جریانهای اقیانوس خنک میشوند و با توربینهای بادی تغذیه میگردند؛ تصویری جذاب اما رسیدن به آن بهصورت امن و پایدار نیازمند پژوهشهای بیشتر، پایش زیستمحیطی قوی و مهندسی دقیق است. در همین حال پروژههایی مانند کپسول شانگهای در حال اثبات امکانپذیری فنی و سنجش مبادلات اقتصادی و اکولوژیکیِ درگیریها هستند.
چند پیشنهاد برای ادامهٔ مسیر پژوهشی و توسعه
- پایش محیطی مداوم و عمومیسازی دادههای محیطی تا جوامع علمی و ناظران مستقل بتوانند اثرات را ارزیابی کنند.
- آزمایشهای مقیاسپذیر و مدلسازی ترمودینامیکی که سناریوهای مختلف بار و جریان اقیانوسی را شبیهسازی کنند.
- مطالعات امنیتی ویژهٔ محیط زیرآبی برای شناسایی بردارهای حملهٔ جدید و توسعهٔ تدابیر حفاظتی مناسب.
- بررسی اقتصادی-مالی کامل که هزینههای نصب، نگهداری، بیمه و ریسکهای زیستمحیطی را در مقایسه با مراکز خشکی محاسبه کند.
در نهایت، تصمیم دربارهٔ اینکه آیا سرورهای زیر آب میتوانند بخشی کلیدی از آیندهٔ زیرساختهای اینترنتی باشند، به ترکیبی از موفقیتهای فنی، تحلیلهای اقتصادی واقعگرایانه، و تعهد به نظارت زیستمحیطی بستگی دارد. پروژهٔ شانگهای هماکنون در نقش یک آزمایش میدانی قرار دارد—آزمایشی که نه فقط فنّاوری را محک میزند بلکه مرزبندیهای اجتماعی، اقتصادی و زیستمحیطی این ایدهٔ نوظهور را نیز بازبینی میکند.
منبع: sciencealert
ارسال نظر