تأمین انرژی هوش مصنوعی بیش از هر چیز یک مسئله معماری است

در ۲۲ جولای ۲۰۲۶، یک خطای خط انتقال در اشبرن (Ashburn)، ویرجینیا—کانون بزرگ‌ترین خوشه مرکز داده در جهان—باعث شد بیش از ۳ گیگاوات بار (more than 3 gigawatts of load) در چند ثانیه از شبکه خارج شود. و این اولین بار نبود. دو سال قبل از آن، خرابی یک برق‌گیر واحد، تقریباً ۶۰ تأسیسات در ویرجینیا و ۱۵۰۰ مگاوات (roughly 60 Virginia facilities and 1,500 megawatts) را به طور همزمان از شبکه خارج کرد. هیچ‌کس نمی‌توانست پیش‌بینی کند که این تعداد بار یکنواخت به یک شکل و در یک زمان به خطاهای شبکه واکنش نشان دهند.

بحث انرژی هوش مصنوعی بیشتر درباره تولید است: توربین‌های بیشتر، خورشیدی بیشتر و انتقال بیشتر. شبکه به الکترون‌های بیشتری نیاز دارد. اما قطعی‌های برق در ویرجینیا خرابی عرضه نبودند؛ آن‌ها خرابی‌های معماری بودند. و یک موج غول‌پیکر از اتصالات متقابل در حال ورود به همان معماری است و قابلیت اطمینان شبکه را به خطر می‌اندازد. این مشکلی است که هیچ‌کس نمی‌خواهد مسئولیت آن را بر عهده بگیرد.

درخواست بیشتر از شبکه

شبکه پیرامون بارهای قابل پیش‌بینی ساخته شده است: کارخانه‌های فولاد، پالایشگاه‌ها و خانه‌ها در زمان شام. اندازه‌های بار متفاوت، فرآیند یکسان—کشیدن روان برق، رفتار نادرست گاه‌به‌گاه و بازیابی به شکل مناسب.

اما مراکز داده هوش مصنوعی این‌گونه رفتار نمی‌کنند.

یک پردیس هوش مصنوعی می‌تواند ۷۰ درصد از بار خود را در عرض چند میلی‌ثانیه در طول یک اجرای آموزشی تغییر دهد و سپس در اولین نشانه مشکل در بالادست به همان سرعت از برق خارج شود تا از میلیاردها دلار محاسبات محافظت کند. هر کدام به تنهایی منطقی هستند. در کنار هم، در مقیاس گیگاواتی، آن‌ها مشکلی هستند که شبکه هرگز حل نکرده است—و موج بعدی پردیس‌های مرکز داده دقیقاً در همان مقیاس برنامه‌ریزی شده است.

جایی که پشته قدیمی می‌شکند

پشته استاندارد برق مرکز داده دهه‌هاست که تغییر نکرده است. برق ولتاژ متوسط می‌رسد، ترانسفورماتورها آن را کاهش می‌دهند، واحدهای منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) ولتاژ پایین آن را تهویه می‌کنند و به رک‌ها می‌رسد. اگر آن طراحی را به مقیاس هوش مصنوعی فشار دهید، در سه نقطه ترک برمی‌دارد.

اول، UPS در عمق ساختمان، نزدیک به رک‌ها قرار دارد. اما باتری‌های آن یک لاستیک زاپاس با اندازه کوچک هستند که برای مدیریت قطعی برق برای چند دقیقه طراحی شده‌اند، نه برای جذب نوسانات بار به این سرعت و نوسان در تمام ساعات شبانه‌روز.

دوم، UPS بیشتر عمر خود را در حالت بای پس می‌گذراند. مبدل‌های قدیمی انرژی زیادی هدر می‌دهند که اپراتورها در حالت اکو کار می‌کنند: یک سوئیچ استاتیک رک‌ها را مستقیماً از شبکه تغذیه می‌کند و هیچ‌چیز در هیچ‌یک از جهت‌ها فیلتر نمی‌شود. نوسانات محاسباتی خام بیرون می‌روند و جریان‌های گذرا شبکه—رویدادهای زیر میلی‌ثانیه‌ای که می‌توانند به تجهیزات آسیب برسانند یا آن‌ها را از کار بیندازند—خیلی سریع وارد می‌شوند که هیچ سوئیچی نمی‌تواند آن‌ها را بگیرد.

سوم، منطق حفاظتی زمانی نوشته شد که «بار بزرگ» به معنای ۵۰ مگاوات بود. این منطق حفاظتی نمی‌تواند شبکه‌ای را که اکنون بخشی از آن است ببیند، بنابراین وقتی مشکل به بالادست ضربه می‌زند، دقیقاً کار اشتباه را انجام می‌دهد: قطع می‌شود. در رویداد ویرجینیا در سال ۲۰۲۴، بیشتر بار از دست رفته به طرح‌های حفاظتی ردیابی شد که افت ولتاژ را می‌شمارند و در سومین بار قطع می‌شوند—همان‌طور که طراحی شده است، در بدترین لحظه.

این یک مهندسی بی‌سلیقه نیست. این مهندسی دقیقی است که بار از آن رشد کرده است.

حرکت در مسیر

راه حل سه حرکت است که با هم انجام می‌شوند.

انتقال به بالا—از ۴۸۰ ولت به ولتاژ متوسط (۱۳.۸ کیلوولت و بالاتر)، ولتاژی که سایت‌های بزرگ از شبکه می‌کشند.

انتقال به بیرون—از سالن داده به محفظه‌های مدولار در نزدیکی پست برق، به‌طوری‌که ساختمان فقط محاسبات و خنک‌کننده‌ای را که آن را زنده نگه می‌دارد، نگه دارد.

انتقال به مسیر—به جای باتری که تماشا می‌کند و واکنش نشان می‌دهد، سیستمی که هر الکترون همیشه از آن عبور می‌کند. هیچ‌چیز برای شناسایی و هیچ‌چیز برای تغییر وجود ندارد زیرا هرگز چیزی دور زده نشده است.

روی کاغذ، سه ارتقای ساده. در عمل، آن‌ها هر خطی را در پایین دست بازنویسی می‌کنند.

ایجاد تغییر

هزاران واحد پردازش گرافیکی (GPUs) با هم روشن می‌شوند، سیستم نوسان را جذب می‌کند و یک پروفایل بار تخت به شبکه تحویل می‌دهد. وقتی یک اختلال رخ می‌دهد، تجهیزات پشت آن هرگز متوجه نمی‌شوند. یک همسایه دشوار به یک همسایه قابل پیش‌بینی تبدیل می‌شود. و وقتی ابزار به کمک نیاز دارد، به یک ابزار مفید تبدیل می‌شود.

اتصال متقابل نیز تغییر می‌کند. شرکت خدماتی به جای باز کردن گره هر ترانسفورماتور، UPS، چیلر، پمپ و کلید برق پشت آن، یک جعبه ولتاژ متوسط را تأیید می‌کند. مهندسان نسل‌های تراشه را بدون مطالعه اتصال متقابل جدید تعویض می‌کنند. ماه‌ها از جدول زمانی صدور مجوز کم می‌شود.

در داخل فنس، اتاق‌های UPS به فضای محاسباتی یا خنک‌کننده تبدیل می‌شوند. تراکم به ازای هر دلار ساخت‌وساز افزایش می‌یابد.

و اقتصاد تغییر می‌کند. تجهیزاتی که با ولتاژ متوسط کار می‌کنند، در بیرون قرار دارند و انرژی خود را ذخیره می‌کنند، می‌توانند واجد شرایط اعتبار مالیاتی شوند و در برنامه‌های شبکه مانند اصلاح اوج مصرف و پاسخگویی بار درآمد کسب کنند. برق پشتیبان از بیمه بودن متوقف می‌شود و شروع به پرداخت هزینه خود می‌کند.

آزمون معماری

در اوایل سال ۲۰۲۶، ما یک سیستم در مقیاس کامل را در آزمایشگاه ملی راکیز (National Laboratory of the Rockies)، یک تأسیسات وزارت انرژی ایالات متحده و تنها مکان در نیمکره غربی که می‌تواند خطاهای واقعی شبکه و نوسانات بار مقیاس هوش مصنوعی را به‌طور همزمان در همان حلقه تکرار کند، آزمایش کردیم.

ما از هر دو جهت به آن ضربه زدیم: پروفایل‌های بار واقعی هوش مصنوعی در ولتاژ متوسط کامل به سمت محاسبات برخورد کردند. خطاهای شبکه به سمت ابزار برخورد کردند، از جمله یک رویداد ولتاژ صفر کامل. سمت محاسبات تکان نخورد. سمت شبکه نیز تکان نخورد. این سیستم الزامات عبور ولتاژ بار بزرگ را از اپراتور شبکه (ERCOT) با فضای کافی پاک کرد.

این قوانین به این دلیل وجود دارند که اپراتورها دیگر تأسیسات به این بزرگی را به صورت ایمانی نمی‌پذیرند و موارد بیشتری در راه است. بیشتر صنعت با آن‌ها به عنوان موانع رفتار می‌کند. یک سیستم خطی ولتاژ متوسط آن‌ها را از جعبه خارج می‌کند. انطباق یک ویژگی اضافه نیست. این کاری است که معماری انجام می‌دهد.

لایه جدید

بسیاری از آنچه شبیه به یک مشکل شبکه در توسعه هوش مصنوعی به نظر می‌رسد در داخل حصار قرار دارد، در تجهیزاتی که برای باری که دیگر وجود ندارد اندازه گیری شده‌اند. قطعات مناسب را به بالا، بیرون و داخل مسیر منتقل کنید، و یک بدهی شبکه به یک دارایی شبکه تبدیل می‌شود. تراکم بالا می‌رود. زمان صدور مجوز کاهش می‌یابد. برق پشتیبان هزینه خود را تأمین می‌کند.

مهندسی کار می‌کند—و موج بعدی کارخانه‌های هوش مصنوعی بر روی آن ساخته می‌شود. صنعت هنوز برای این لایه نامی نگذاشته است. ما آن را UPS هوش مصنوعی ولتاژ متوسط می‌نامیم. این نام اهمیت کمتری نسبت به انتخاب دارد: آن کارخانه‌ها می‌توانند به عنوان یک فشار بر شبکه یا به عنوان قدرت برای آن وارد شوند. ما از قبل می‌دانیم چگونه نوع دوم را بسازیم.

این محتوا توسط ON.energy تولید شده است. این مقاله توسط کادر تحریریه MIT Technology Review نوشته نشده است.

منبع: technologyreview.com