समुद्र और कक्षा में डेटा केंद्र: क्या उनका व्यावहारिक अर्थ है?

प्रबलित कंक्रीट से बने बोरिंग डेटा केंद्र अब प्रचलन में नहीं हैं, आईटी कंपनियां उन्हें पानी पर और नीचे रखने की कोशिश कर रही हैं। अंतरिक्ष डेटा केंद्रों के बारे में अफवाहें हैं - हम इस तरह की तकनीकी रूप से सुंदर घटना नहीं पा सकते हैं।

कंप्यूटिंग संसाधनों की मांग में तेजी से वृद्धि ने बड़ी संख्या में डेटा केंद्रों का निर्माण किया है। इनमें लगाए गए उपकरण बिजली की खपत करते हैं और गर्मी पैदा करते हैं। मुख्य मुद्दा ऊर्जा दक्षता था, जिसके बारे में किसी ने भी आवास निर्माण के समय नहीं सोचा था: आज, इंजीनियर प्रति रैक बिजली घनत्व बढ़ा रहे हैं, पीयूई (आईटी उपकरणों की खपत के लिए कुल ऊर्जा खपत का अनुपात) को कम कर रहे हैं और अन्य तकनीकी शर्मिंदगी में लगे हुए हैं। उद्योग के नेता तेजी से अभिनव समाधानों की ओर देख रहे हैं। आज हम यह पता लगाने की कोशिश करेंगे कि इस प्रक्रिया में और क्या है - कल्पना या पागलपन।

अंतरिक्ष में डेटा केंद्र

ग्रह से माल पहुंचाने की लागत अधिक है, कक्षा में सेवा उपकरण के लिए योग्य कर्मियों को काम पर रखने के साथ समस्याएं होंगी, डेटा ट्रांसमिशन के साथ कठिनाइयां आएंगी - उपग्रह संचार फाइबर फाइबर लाइनों के रूप में इतने कम प्रतिक्रिया समय को प्राप्त करने की अनुमति नहीं देता है। अंतरिक्ष विकिरण के साथ एक समस्या है जिससे संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को संरक्षित किया जाना चाहिए। मज़ेदार बात यह है कि, पृथ्वी की तुलना में अंतरिक्ष में आईटी लोहा द्वारा उत्पन्न गर्मी का उपयोग करना अधिक कठिन है। एमेच्योर इसे ठंडा कहते हैं, लेकिन विभिन्न परमाणुओं, विद्युत चुम्बकीय विकिरण और प्राथमिक कणों की एक किस्म की सामग्री को छोड़कर, अंतरिक्ष खाली है। वैक्यूम गर्मी का संचालन नहीं करता है, इसलिए बाहरी वातावरण में इसे निर्वहन करने का एकमात्र तरीका विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, अर्थात् विशाल गर्म रेडिएटर्स जो अवरक्त रेंज में चमकेंगे।

फिर भी, उत्साही लोग अंतरिक्ष में डेटा केंद्र रखने का सुझाव देते हैं, हालांकि मेगावॉट की क्षमता सवाल से बाहर है। अंतरिक्ष अन्वेषकों के बीच साजिश के सिद्धांत के कई समर्थक हैं - एक राय है कि कक्षाओं में डेटा सरकारों और अन्य सरीसृपों के लिए उपलब्ध नहीं होगा (हम सरीसृपों के बारे में बहस करेंगे)। 2016 में, लॉस एंजिल्स से क्लाउड तारामंडल ने सक्रिय रूप से निवेशकों को काट दिया, 2019 तक उपग्रह सर्वर और संचार उपग्रहों के अपने नेटवर्क पर कक्षा में डेटा की एक पूरी पेटाबाइट लगाने का वादा किया। समय सीमा पहले ही आ गई है, लेकिन एक कक्षीय समूह का कोई उल्लेख नहीं है। इसने 2018 में क्लाउड नक्षत्र को $ 100 मिलियन बढ़ाने से नहीं रोका।

स्टार्टएक्स कनेक्टएक्स ने ग्रह से दूर क्रिप्टो पर्स और अन्य निजी डेटा को स्टोर करने के लिए एक उपग्रह नेटवर्क लॉन्च करने की योजना बनाई है, और ब्रिटिश अंतरिक्ष एजेंसी ने अंतरिक्ष में एक प्रदर्शन सुपर कंप्यूटर बनाने के लिए £ 4 मिलियन से अधिक आवंटित किया है। अन्य दुनिया के बारे में बात करना बहुत जल्दी है: मानव जाति शायद ही कभी स्वचालित जांच भेजता है, यह किस तरह का डेटा सेंटर है? और इसकी आवश्यकता क्यों है अगर मंगल से पृथ्वी तक रेडियो सिग्नल, उदाहरण के लिए, ग्रहों की सापेक्ष स्थिति के आधार पर, 3 से 22 मिनट तक चला जाता है। अंतरिक्ष संचार के क्षेत्र में मुख्य रूप से कम पागल विकल्प की पेशकश की जाती है, लेकिन अभी तक अलौकिक डेटा केंद्र शानदार बने हुए हैं, यदि आप स्टार्टअप के अभी तक अवास्तविक अनुमानों की गिनती नहीं करते हैं।

पानी पर और पानी के नीचे

हम वायुहीन समुद्र से नीचे समुद्र की गहराई में चले जाएंगे: पिछली गर्मियों में, माइक्रोसॉफ्ट ने नाटिक परियोजना का दूसरा चरण शुरू किया था, जिसका लक्ष्य एक मॉड्यूलर पानी के नीचे डेटा सेंटर बनाना था। डाइविंग सर्वर के साथ प्रयोग 2013 के बाद से किए गए हैं, और 2018 में एक प्रोटोटाइप को समुद्री कंटेनर के आकार को स्कॉटलैंड के तट से नीचे तक नीचे उतारा गया था। इसमें 12 रैक होते हैं जिसमें 864 सर्वर माउंट होते हैं। बड़े शहरों के पास ऐसे मॉड्यूल से शक्तिशाली डेटा केंद्रों को इकट्ठा करना जमीन पर की तुलना में सस्ता (सिद्धांत में) हो सकता है। पानी को उच्च तापीय चालकता और उच्च गर्मी क्षमता की विशेषता है, इसलिए शीतलन समस्या को सरल किया जाता है। डेटा ट्रांसमिशन चैनलों के साथ, कठिनाइयों की भी उम्मीद नहीं की जाती है, समुद्री फाइबर ऑप्टिक लाइनों को बिछाने की तकनीक पर लंबे समय तक काम किया गया है।

इंजीनियर फ्रांस में नेवल ग्रुप में प्रोजेक्ट नैटिक सर्वर और कूलिंग सिस्टम का परीक्षण करते हैं। फोटो: news.microsoft.com

इसके अलावा, Microsoft के पास आईटी भार को बढ़ाने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करने के लिए विचार हैं: ज्वार की टर्बाइन, लहर ऊर्जा कन्वर्टर्स, और यहां तक ​​कि तट पर स्थापित पवन टर्बाइन। समस्याओं के बिना नहीं: समुद्र बल्कि नम है, और इलेक्ट्रॉनिक्स नमी को पसंद नहीं करते हैं। यह स्पष्ट है कि डेटा सेंटर मॉड्यूल को कसकर और दोष-सहिष्णु होना चाहिए, उन्हें लंबे समय तक रखरखाव के बिना काम करना होगा। जंग को रोकने के लिए, कंटेनरों का इंटीरियर नाइट्रोजन से भरा होगा।

Google के लोग इतने गहरे नहीं डुबते हैं, लेकिन वे काफी आत्मविश्वास से तैरते हैं। सच है, अब तक इंटरनेट पर: चित्रों और वीडियो में। जहाज पर एक डेटा सेंटर रखने का विचार सामान्य रूप से नया नहीं है, यह विभिन्न रूपों में 10 के लिए इंटरनेट पर पॉप अप कर रहा है। कोई व्यक्ति तट से दूर एक बारगाह तक सीमित है, अन्य तटस्थ पानी में नौकायन करना चाहते हैं ताकि विभिन्न देशों के कानूनों के साथ समस्या न हो। आप संयुक्त राज्य अमेरिका की कंपनी नॉटिलस डेटा टेक्नोलॉजीज को याद कर सकते हैं, जिसने एक फ्लोटिंग डेटा सेंटर का प्रोटोटाइप विकसित किया था। Google इंजीनियर लंबे समय से समस्या से निपट रहे हैं, लेकिन तब निगम को समुद्री यात्रा के विचार के बारे में पता चला। इसने उन्हें 2017 में लहरों में पतंगों द्वारा संचालित एक डेटा सेंटर को पेटेंट करने से नहीं रोका। इन मूल उपकरणों को भी बिजली पैदा करनी चाहिए।

यहाँ मुख्य विचार डाइविंग सर्वरों के समान है - ठंडा करने के लिए समुद्र के पानी का उपयोग। इसी समय, डेटा सेंटर सेवित रहते हैं, जो सामान्य रूप से बहुत अच्छा है। यह कहना मुश्किल है कि इस तरह की परियोजनाएं कितनी आशाजनक हैं, लेकिन मानव विकास के मौजूदा स्तर पर वे काफी संभव हैं। फ्लोटिंग डेटा केंद्रों का उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, गर्म समुद्री जलवायु वाले देशों में और भवन निर्माण के लिए भूमि की कमी। इसके अलावा, पुराने जहाजों को निपटाने का यह एक अच्छा तरीका है।

आर्कटिक में फ्रीकॉलिंग

हम गहरे समुद्र से भूमि पर लौटेंगे और क्लासिक डेटा केंद्रों पर एक नज़र डालेंगे। प्रति रैक बढ़ते बिजली घनत्व और तथाकथित में बड़े आईटी निगमों के प्रस्थान की प्रवृत्ति को देखते हुए हाइपरस्केल कंप्यूटिंग, गर्मी लंपटता के साथ समस्या अधिक गंभीर होती जा रही है। कुछ हद तक, आईटी मोड के लिए स्वीकार्य डिग्री को बढ़ाते हुए, इसे मोड से कम किया जा सकता है, लेकिन पारंपरिक इंजीनियरिंग बुनियादी ढांचे (शीतलन और निर्बाध बिजली की आपूर्ति) का कामकाज डेटा सेंटर ऊर्जा की खपत का 30 से 50% तक ले सकता है। एक ही समय में मुख्य व्यय आइटम - शक्तिशाली एयर कंडीशनिंग कम्प्रेसर का उपयोग करना। यह फ्री कूलिंग (फ्रीकॉलिंग) की मौजूदा योजनाओं में से एक को लागू करके कम से कम आंशिक रूप से उन्हें छोड़ने की कोशिश करने के लिए एक तार्किक निर्णय होगा।

यदि आप तकनीकी विवरणों में तल्लीन नहीं करते हैं, तो दो विकल्प हैं: मशीन के कमरों की सीधी सिंगल-सर्किट कूलिंग जो बाहर की हवा के साथ सर्दियों में आंशिक रूप से घूमती है, साथ ही मशीन के कमरों में हवा के पुनर्संरचना के साथ डबल-सर्किट सिस्टम और पुनरावर्ती उपकरणों के साथ। पहले मामले में, गर्म क्षेत्रों से गर्म हवा को वायुमंडल में छोड़ा जाता है, और सड़क से साफ हवा को ठंडे क्षेत्रों में खिलाया जाता है। कभी-कभी इसे सूखा या सिक्त भी करना पड़ता है, और फिल्टर को नियमित प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। यदि यह बाहर बहुत ठंडा है, तो आंशिक पुनरावृत्ति सक्रिय है।

दूसरी योजना दो खुले सर्किटों की उपस्थिति मानती है: डेटा केंद्र आंतरिक में प्रसारित होता है, और बाहरी हवा को बाहर की आपूर्ति की जाती है। पुनर्योजी तंत्र में हीट ट्रांसफर होता है। अलग-अलग विकल्प भी हो सकते हैं, हम सबसे दिलचस्प पर ध्यान केंद्रित करेंगे - एक रोटरी हीट एक्सचेंजर, जिसे क्योटो कूलिंग सिस्टम भी कहा जाता है। इसके संचालन का सिद्धांत बहुत सरल है: एक विशाल धातु पहिया धीरे-धीरे घूमता है और आंतरिक सर्किट से बाहरी में गर्मी स्थानांतरित करता है।

दुर्भाग्य से, बाहर के तापमान के लिए कड़े आवश्यकताओं के कारण, पूरे वर्ष मुफ्त शीतलन का उपयोग नहीं किया जा सकता है: यदि यह बहुत अधिक है, तो कृत्रिम ठंड सेटिंग स्वचालित रूप से चालू है। यदि आप वर्ष के लिए औसत संकेतक लेते हैं, तो उत्तरी क्षेत्रों में, फ्रीकॉलिंग का उपयोग आपको उन्हें 80% समय तक बंद रखने की अनुमति देता है। सबसे कुशल रोटरी हीट एक्सचेंजर्स कुल सिस्टम केंद्र खपत के शीतलन प्रणाली की ऊर्जा खपत के हिस्से को 5-7% तक कम कर सकते हैं, और यह एक उत्कृष्ट परिणाम है।

एक और तार्किक कदम डेटा केंद्रों को उच्च अक्षांशों पर ले जाना है। काश, यह केवल आंशिक रूप से काम करता है। आर्कटिक में डेटा केंद्रों ने विशेष रूप से उनके निर्माण और संचालन से जुड़ी कठिनाइयों की बड़ी संख्या के कारण जड़ नहीं ली। सभ्यता से दूर के क्षेत्रों में, बिजली की आपूर्ति और संचार चैनलों के साथ-साथ योग्य कर्मियों की उपलब्धता के साथ समस्याएं हैं - कुछ विशेषज्ञ ध्रुवीय भालू की पूंछ को मोड़ने के लिए जाने के लिए तैयार हैं। मजेदार बात यह है कि, फ्रीकॉलिंग सिस्टम में फ्री चिल बहुत शुष्क हवा की वजह से महंगी भी हो सकती है। यदि इसे सिक्त नहीं किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनिक घटकों पर एक मजबूत स्थिर चार्ज जमा होगा। बेशक, कंपनियां उत्तरी क्षेत्रों में डेटा केंद्रों का निर्माण करने की कोशिश कर रही हैं, लेकिन वे ध्रुवीय बर्फ में नहीं चढ़ते हैं और अभी भी मेगासिटीज के पड़ोस को पसंद करते हैं।

हम घर को गर्म करते हैं, वातावरण को नहीं

डेटा केंद्रों द्वारा उत्पन्न गर्मी को वायुमंडल में छुट्टी दे दी गई, और जब यह बहुत अधिक हो गया, तो लोगों ने शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए उप-उत्पाद का उपयोग करने के बारे में सोचा। उपयोगी गर्मी वसूली का विचार स्पष्ट है, लेकिन इसके लिए अस्थिर मांग और कई अन्य कारणों से इतनी आसानी से महसूस नहीं किया गया है। गली में उच्च तापमान के कारण, गर्मियों में ठंड के साथ सबसे अधिक समस्याएं पैदा होती हैं, और बस उस समय, आबादी के बीच गर्मी की मांग न्यूनतम होती है। फिर भी, पश्चिम में कई समान परियोजनाएं हैं, उनमें से एक को यैंडेक्स द्वारा लॉन्च किया गया था। उसका डेटा सेंटर एक छोटे फिनिश शहर को गर्म कर रहा है ।

सारांश और निष्कर्ष

यदि हम उच्च विचारों की अनदेखी करते हैं, तो डेटा सेंटर का निर्माण और संचालन एक बड़ी पूंजी और परिचालन लागत है जिसे व्यवसाय कम करना चाहता है। यहां हम तुरंत ब्रह्मांडीय विषय को त्याग देते हैं, क्योंकि यह निकट भविष्य में खर्च में कमी के साथ असंगत है। अपतटीय परियोजनाएं संभव हैं, लेकिन वे अभी तक भ्रूण अवस्था से नहीं उभरी हैं। यह पता चला है कि लागत को कम करने का एकमात्र वास्तविक तरीका पारंपरिक डेटा केंद्रों में सुधार करना है। सबसे पहले, freecooling और लाभकारी गर्मी वसूली के उपयोग के माध्यम से उनकी ऊर्जा दक्षता में वृद्धि करके। आने वाले वर्षों के लिए, यह आवास निर्माण के विकास में मुख्य प्रवृत्ति है, और फिर वैज्ञानिक और इंजीनियर हमें कुछ ऐसा नहीं दे सकते हैं जो बहुत ही लाभदायक हो - विज्ञान कथा कभी-कभी एक वास्तविकता बन जाती है।