Chiński pomysł na irlandzki problem centrów danych

W Irlandii od miesięcy trwa dyskusja na temat centrów danych i trudno się temu dziwić. Zielona Wyspa stała się w ostatnich latach jednym z najważniejszych cyfrowych magazynów Europy. To właśnie tutaj swoje ogromne serwerownie ulokowały największe światowe koncerny technologiczne obsługujące znaczną część ruchu internetowego naszego kontynentu, ale nie tylko jego. Wraz z rozwojem sztucznej inteligencji temat ten powraca jeszcze częściej, bo każda nowa usługa AI oznacza kolejne tysiące procesorów pracujących dzień i noc.

Debata publiczna koncentruje się niemal wyłącznie na jednym zagadnieniu, czyli zużyciu energii elektrycznej. Politycy, eksperci i komentatorzy prześcigają się w wyliczeniach, ile procent krajowej produkcji prądu pochłaniają centra danych i, czy ich dalsza rozbudowa nie zagrozi bezpieczeństwu energetycznemu państwa. To ważne pytania, ale odnoszę wrażenie, że w całej tej dyskusji pomijany jest pewien fundamentalny problem. Paradoksalnie zwrócili na niego uwagę nie europejscy urzędnicy, lecz Chińczycy.

Państwo Środka od lat rozwija sztuczną inteligencję na skalę, o której Europa może jedynie marzyć. Równolegle budowane są tam gigantyczne centra obliczeniowe mające zasilać algorytmy przyszłości. W pewnym momencie chińscy inżynierowie zauważyli jednak coś, co powinno być oczywiste dla każdego, kto choć trochę interesuje się elektrycznością.

Energia nie znika, choć nie jest w 100 proc. wykorzystywana do napędzania maszyn. Każdy komputer, każdy procesor i każda karta graficzna zamienia znaczną część pobieranej energii na ciepło. Im większa moc obliczeniowa, tym więcej ciepła trzeba odprowadzić, co w praktyce oznacza, że ogromne ilości energii elektrycznej zużywanej przez centra danych są później wydatkowane po raz drugi, ale wówczas na chłodzenie urządzeń. Trzeba wiedzieć, że nie jest to problem marginalny. Współczesne serwerownie przypominają gigantyczne piece grzewcze. Tysiące pracujących bez przerwy procesorów produkują takie ilości ciepła, że bez skutecznego systemu chłodzenia, bardzo szybko doszłoby do przegrzania sprzętu. A przegrzana elektronika nie wybacza błędów, bo sam spadek wydajności to najmniejszy problem. W skrajnych przypadkach uszkodzeniu mogą ulec całe systemy, których wartość liczona jest w setkach milionów euro lub dolarów.

Przez lata świat radził sobie z tym problemem w dość prosty sposób. Budowano coraz wydajniejsze klimatyzatory, instalowano bardziej zaawansowane systemy wentylacyjne i zwiększano przepływ chłodnego powietrza pomiędzy rzędami serwerów. Rozwiązanie skuteczne, ale kosztowne. Każdy dodatkowy megawat przeznaczony na chłodzenie oznacza bowiem wyższe rachunki za energię oraz większe obciążenie sieci elektroenergetycznej. I właśnie tutaj pojawił się pomysł, który może wydawać się szalony, ale w praktyce okazał się zaskakująco rozsądny.

Chińscy specjaliści postanowili wykorzystać największy naturalny klimatyzator dostępny na naszej planecie – ocean i… kilka miesięcy temu uruchomiono eksperymentalne podmorskie centrum danych. Idea była prosta. Skoro na odpowiedniej głębokości temperatura wody utrzymuje się na bardzo niskim poziomie przez cały rok, czyli od 4 do 6 stopni Celsjusza, dlaczego nie wykorzystać jej do chłodzenia serwerów?

Konstrukcję wyposażono w tysiące urządzeń obliczeniowych, w tym wyjątkowo energochłonne systemy przeznaczone do obsługi sztucznej inteligencji. Następnie całe potężne moduły umieszczono pod powierzchnią morza, gdzie naturalne warunki środowiskowe miały przejąć większość obowiązków wykonywanych dotychczas przez energożerne klimatyzatory. Rezultaty okazały się imponujące.

Woda o temperaturze około sześciu stopni Celsjusza tak skutecznie odbierała ciepło produkowane przez urządzenia, a system wymienników ciepła działał tak efektywnie, że zapotrzebowanie na energię potrzebną do chłodzenia, spadło do poziomu wcześniej trudnego do wyobrażenia, czyli o 95%. Tam, gdzie klasyczne centra danych muszą nieustannie zasilać rozbudowane instalacje klimatyzacyjne, podmorska konstrukcja wykorzystuje przede wszystkim fizykę. Nie politykę klimatyczną, nie regulacje i nie kolejne strategię, bo zwyczajną fizykę.

Oczywiście nie oznacza to, że takie centrum danych nie potrzebuje energii w ogóle. Konieczne są pompy, systemy sterowania oraz infrastruktura przesyłowa. Jednak ich użycie stanowi jedynie niewielki ułamek kosztów, jakie pochłaniają tradycyjne rozwiązania chłodnicze. W niektórych analizach wskazywano, że oszczędności mogą przekraczać 98% w porównaniu z klasycznymi systemami klimatyzacji.

Patrząc na te liczby, trudno nie zadać pytania: dlaczego podobnych rozwiązań nie rozważa się poważnie w Irlandii? Przecież pod względem warunków naturalnych Zielona Wyspa wydaje się wręcz stworzona do takich eksperymentów. Po pierwsze, jest wyspą. To pozornie banalna obserwacja, ale ma ogromne znaczenie, ponieważ dostęp do morza nie jest tutaj luksusem ani ograniczonym zasobem. Woda otacza kraj z każdej strony, a nawet leje się strumieniami z nieba.

Po drugie, północna część Oceanu Atlantyckiego należy do jednych z najchłodniejszych akwenów na świecie. Temperatury wód są wystarczająco niskie, aby przez cały rok stanowić naturalne źródło chłodu dla infrastruktury technicznej.

Po trzecie, Irlandia już dziś zmaga się z problemem przeciążenia sieci energetycznej przez rosnącą liczbę centrów danych. Każdy megawat zaoszczędzony na chłodzeniu, oznacza większą ilość energii dostępnej dla przemysłu, transportu i gospodarstw domowych.

Tymczasem debata publiczna zdaje się tkwić w starych schematach. Z jednej strony słyszymy wezwania do ograniczania budowy nowych serwerowni, a z drugiej strony pojawiają się argumenty o konieczności dalszego rozwoju sektora technologicznego. Obie strony mają częściowo rację, ale żadna nie dotyka sedna problemu. Być może nie potrzebujemy mniejszej ilości centrów danych, bo może potrzebujemy po prostu mądrzejszych centrów danych, a to różnica fundamentalna.

Europa od lat próbuje rozwiązywać problemy przede wszystkim poprzez regulacje. Kiedy pojawia się wyzwanie, natychmiast tworzone są nowe przepisy, normy i ograniczenia. Tymczasem rozwój cywilizacji pokazuje coś zupełnie innego. Największe przełomy nie rodziły się z zakazów, lecz z innowacji. Silnik parowy nie powstał dzięki rozporządzeniu. Samolot nie został wynaleziony przez komisję złożoną z ekspertów. Internet również nie narodził się w wyniku politycznego kompromisu. Także problem energochłonności centrów danych prawdopodobnie nie zostanie rozwiązany przez kolejne raporty i strategie. Rozwiąże go sama technologia.

Nie twierdzę, że podmorskie serwerownie są receptą na wszystkie problemy współczesnej infrastruktury cyfrowej. Każde rozwiązanie ma swoje ograniczenia, ale także dobre i złe strony. Istnieją jednocześnie pytania dotyczące kosztów budowy, konserwacji, bezpieczeństwa czy wpływu na środowisko morskie. Wszystkie te kwestie wymagają dokładnych analiz. Jednak sama idea pokazuje coś niezwykle ważnego. W świecie, który coraz częściej koncentruje się na ograniczaniu rozwoju, wciąż istnieją ludzie próbujący wykorzystać prawa natury zamiast z nimi walczyć.

Chińczycy spojrzeli na ocean i zobaczyli ogromny rezerwuar chłodu, a Europa spojrzała na centra danych i zobaczyła rachunki za prąd. Możliwe, że to właśnie ta różnica najlepiej tłumaczy, dlaczego jedni budują rozwiązania przyszłości, a drudzy prowadzą niekończące się debaty o problemach teraźniejszości.

Irlandia dostała dziś wyjątkową okazję. Jest jednym z najważniejszych cyfrowych hubów Europy, dysponuje dostępem do chłodnych wód Atlantyku i posiada doświadczenie w obsłudze gigantycznej infrastruktury informatycznej. Zamiast zastanawiać się wyłącznie nad tym, ile energii zużywają serwerownie, warto zacząć dyskusję o tym, jak sprawić, aby zużywały jej mniej.

Przyszłość internetu nie zależy wyłącznie od liczby procesorów, bo coraz częściej zależy od tego, kto znajdzie najskuteczniejszy sposób na ich schłodzenie. Tylko pozostaję z pytaniem, czy Irlandia wykorzysta ten chiński projekt, ściągnie do siebie jeszcze większą ilość centrów obliczeniowych, czy może nadal będzie piszczeć, że brakuje jej prądu?

Bogdan Feręc

Photo by Jeremy Bishop on Unsplash