هوش مصنوعی این روزها نوشته داغی است. داغ به‌معنی واقعی کلمه: مراکز داده سیستم‌های هوش مصنوعی دمای زیاد بسیاری دارند و خنک‌سازی آن‌ها انرژی زیاد بسیاری می‌طلبد.

با رشد و گسترش کامپیوترها و ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی، این مشکل شدیدتر خواهد شد. به همین علت، «چان‌وو پارک» (Chanwoo Park)، استاد مهندسی مکانیک و هوافضای دانشگاه میزوری، درحال طراحی نسل آینده سیستم‌های خنک‌کاری است که وعده افت شدید مصرف انرژی مراکز داده را می‌دهد.

پارک نظر دارد که خنک‌سازی و تشکیل چیپ دو مبحث جدانشدنی از یکدیگر می باشند. بدون خنک‌کاری درست، اجزای سیستم کارایی نخواهند داشت. مراکز داده کم‌مصرف، کلید آینده هوش مصنوعی خواهند می بود.

مراکز داده تأسیساتی پر از سرور و چیپ‌های کامپیوتری می باشند که داده‌ها را پردازش و ذخیره می‌کنند. آن‌ها اساساً کانون‌های کامپیوتری زیاد بزرگی می باشند که از سرورهای وب‌سایت‌ها، اپلیکیشن‌ها و سرویس‌های ابری میزبانی می‌کنند.

این مراکز تشنه برق می باشند. در سال ۲۰۲۲، مراکز داده در آمریکا ۴ درصد از برق کل این سرزمین را مصرف می‌کردند که ۴۰ درصد از آن صرف سیستم‌های خنک‌سازی می‌شد. با افزایش تقاضا برای مراکز داده، پیش‌بینی می‌شود که این انرژی افزایش یابد. در‌حال‌حاضر، مراکز داده با فن‌های تهویه هوا یا جریان مایعاتی که گرما را از قفسه‌های کامپیوتر دور می‌کنند خنک خواهد شد.

وزارت انرژی آمریکا بیشتر از ۴۰ میلیون دلار جایزه برای پژوهشگرانی در نظر گرفته است که راه‌هایی تازه برای خنک‌سازی این مراکز اشکار کنند. این پروژه وزارت انرژی COOLERCHIPS نام دارد و پارک به‌تازگی نزدیک به ۱.۶۵ میلیون دلار از آن دریافت کرده است.

نسل آینده سیستم‌های خنک‌کاری مراکز داده

پارک و تیمش درحال گسترش یک سیستم خنک‌کاری دو فازی می باشند که گرما را به‌صورت کارآمد از طریق تحول فاز پراکنده می‌کند؛ برای مثال، از طریق تبخیر یک مایع درون یک لایه نازک و متخلخل. این سیستم می‌تواند در زمان‌هایی که نیاز به خنک‌کاری کمتر است، به‌صورت منفعل و بدون مصرف انرژی کار کند. حتی در حالت فعال، که از یک پمپ منفعت گیری می‌شود، مقدار اندکی انرژی صرف می‌شود.

پارک می‌گوید «مایع در جهات گوناگون حرکت می‌کند و روی یک سطح فلزی نازک تبخیر می‌شود. با منفعت گیری از این سطح جوشش می‌توانیم به یک انتقال گرمای زیاد کارآمد با مقاومت حرارتی پایین برسیم.»

همان گونه که اشاره شد، این سیستم یک پمپ مکانیکی نیز دارد که هنگامی نیاز به جذب گرما بالا است، فعال می‌شود.

آزمایش‌های اولیه این سیستم نشان خواهند داد که تکنیک‌های خنک‌سازی دو فازه مقدار انرژی مورد نیاز برای خنک‌نگه‌داشتن تجهیزات را به‌شدت افت خواهند داد. پارک و همکارانش نتایج خود را در ژورنال Applied Thermal Engineering انتشار کرده‌اند.

پژوهشگران درحال طراحی نوعی از سیستم‌های خنک‌سازی مراکز داده می باشند که به‌سادگی به ردیف‌های کامپیوتر متصل یا از آن‌ها جدا خواهد شد. پارک امیدوار است که این سیستم‌ها در کمتر از یک دهه به فاز منفعت‌برداری برسند. مطابق حرف های‌های او، این نوآوری تا این مدت محدودیت‌های چالش‌برانگیزی دارد که باید از بین بردن شوند.