تسريع تصميم مصانع الذكاء الاصطناعي باستخدام مخططات البنية التحتية المثبتة

في قاعة بيانات أو تحسين على مستوى المجموعة بدلاً من متطلب قريب المدى للموقع بأكمله. إذا كانت البنية التحتية الحالية لديك تعتمد على التيار المتردد، فإن السؤال على المدى القريب ليس ما إذا كان يجب استبدالها بالكامل، بل أين يتم إدخال تحويل التيار المستمر ومدى قربه من الرف الذي يمكنك وضعه فيه. يكمن الحل العملي في المفاضلة بين الحفاظ على توزيع التيار المتردد في المنبع، وإضافة وحدات الطاقة الجانبية المجاورة للرف، وتوفير مساحة مادية وكهربائية كافية لدعم أحمال 800 فولت تيار مستمر في المستقبل. تتيح حلول "Sidecar" أو "power-rack" للمشغلين استيعاب معدات تعمل بجهد 800 فولت تيار مستمر (VDC) دون الحاجة إلى تحويل مركز البيانات بالكامل للعمل بالتيار المستمر؛ ويُعد هذا الأمر مهماً نظراً لأن الاعتماد المبكر لجهد 800 فولت تيار مستمر سيقتصر على مجموعات محددة وعالية الكثافة من أنظمة الذكاء الاصطناعي، وليس على كافة الأحمال الكهربائية في المبنى. قد تبرر التوسعات المستقبلية الأكبر دعم 800 VDC أكثر مركزية، ولكن ذلك يصبح

المفاضلة الرئيسية هنا هي بين المرونة والعزلة. تتيح سلسلة الطاقة المشتركة للمشغلين مجالًا أوسع في الأيام التي ينخفض ​​فيها الحمل الميكانيكي (على سبيل المثال، عندما لا تعمل المبردات بكامل طاقتها، ويمكن استخدام جزء أكبر من السعة المتاحة لدعم أحمال تكنولوجيا المعلومات).  يوفر التصميم المنفصل لقسم تكنولوجيا المعلومات حدودًا أوضح للتغييرات المستقبلية، بما في ذلك ترقيات 800 فولت تيار مستمر، ولكنه يجعل إعادة تخصيص الطاقة الميكانيكية أكثر صعوبة لأن هذه السعة تقع ضمن سلسلة طاقة مستقلة. قبل الالتزام بأي من الهيكلين، يجب على المشغلين اختبار أوضاع التشغيل الموسمية، وسيناريوهات الصيانة، وحمل المولد، ومسارات طاقة وحدة توزيع الطاقة، والتقسيم المتوقع بين تكنولوجيا المعلومات المبردة بالهواء، والمبردة بالسوائل، وتكنولوجيا المعلومات التي تعمل بالتيار المستمر في المستقبل.

ليس بالضرورة. تؤدي أنظمة وحدات الإمداد بالطاقة غير المنقطعة وأنظمة BESS وظائف مختلفة، وتعتمد إمكانية استبدال نظام وحدات الإمداد بالطاقة غير المنقطعة بنظام BESS على متطلبات استمرارية التشغيل (ride-through) وطبيعة أحمال العمل الخاصة بالذكاء الاصطناعي. بالنسبة لتطبيقات الذكاء الاصطناعي التي لا تتحمل الانقطاع، مثل أحمال الاستدلال عالية التوافر، تظل وحدات الإمداد بالطاقة غير المنقطعة الطبقة الأساسية للحماية لأنه يوفر استمرارية فورية، ودعم جودة الطاقة، والحماية ضد الاضطرابات قصيرة المدة. تؤدي أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) دوراً تكاملياً من خلال تمكين تحسين كفاءة الطاقة، وإدارة ذروة الطلب، وتقديم خدمات الشبكة، وتكامل الطاقة المتجددة، وتوفير طاقة مخزنة لفترات زمنية أطول. في العديد من منشآت الذكاء الاصطناعي، تعزز أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) استراتيجية الطاقة الشاملة، بينما تستمر وحدات الإمداد بالطاقة غير المنقطعة في حماية الأحمال الحرجة من الانقطاع. قبل استبدال وحدات الإمداد بالطاقة غير المنقطعة بأنظمة BESS، يجب على المؤسسات تقييم تحمل حمل العمل ومتطلبات المرونة وتوقعات الاستمرارية بعناية.

للحصول على إرشادات حول حالات استخدام BESS، واعتبارات الهندسة المعمارية، ومعايير التبني، اقرأ ورقتنا البيضاء، فهم BESS: أنظمة تخزين طاقة البطاريات لمراكز البيانات.

وبالمثل، تُصنّف إرشادات شنايدر إلكتريك لمراكز البيانات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات كأداة لتعزيز المرونة والاستدامة وتحسين استهلاك الطاقة، بدلاً من اعتبارها بديلاً مباشراً لحماية الطاقة الحيوية.

يمكن أن تغطي الحلول مُسبقة التجهيز أكثر من مجرد وحدات الطاقة، ولكن يجب على المشغلين التفكير من حيث أنشطة الموقع التي يرغبون في إزالتها من المسار الحرج. يمكن أن تشمل العناصر الرئيسية الجاهزة معدات الجهد المتوسط، وe-houses، ومجموعات الطاقة ذات الجهد المنخفض، ووحدات الطاقة، ووحدات تكنولوجيا المعلومات، والرفوف المتكاملة، والمبردات المعبأة مع مضخات onboard، ومجموعات مختارة من الأنابيب أو ممرات الخدمة. وتكمن القيمة العملية في تقليل التنسيق الميداني بين متعهدي الكهرباء، ومقاولي الميكانيكا، ومديري الإنشاءات، وفرق التشغيل. يمكن لوحدات الطاقة المدمجة دمج أنظمة الطاقة غير المنقطعة (UPS) ومفاتيح التبديل والبطاريات وأنظمة التحويل التلقائي (ATS) وبرامج الإدارة، مع تكوينات مدرجة تشمل 1250 كيلوواط عند 480 فولت/60 هرتز ونماذج 2 ميجاواط و2.25 ميجاواط و2.5 ميجاواط عند 400 فولت.

إن إحدى الطرق المفيدة للتفكير في التصاميم المرجعية ليست "قياسي مقابل مخصص"، بل "نقطة بداية تم التحقق من صحتها مقابل هندسة الورقة الفارغة.” يمكن للتصاميم المرجعية الجاهزة للذكاء الاصطناعي أن تقصر دورة التخطيط من خلال تزويد فرق المشروع بخط أساس مصمم مسبقًا للطاقة والتبريد وتخطيط تكنولوجيا المعلومات وتكامل أنظمة التحكم. تشمل التصاميم المرجعية الحالية لشنايدر إلكتريك مجموعات حوسبة الذكاء الاصطناعي المبردة بالسائل NVIDIA GB200 NVL72 بقدرة 7.392 ميجاوات، وتصاميم NVIDIA GB300 NVL72 بقدرة 7.536 ميجاوات، وتصاميم Vera Rubin NVL72 بقدرة تتراوح بين 10 و12.4 ميجاوات، وحلول الذكاء الاصطناعي الجاهزة (المسبقة الصنع) المكونة من 12 وحدة رف (rack) بقدرة 1 ميجاوات، بالإضافة إلى حل AMD Helios Rackscale المدعوم بمعالجات الرسوميات AMD Instinct™ MI455X. يكمن المقابل في إمكانية تصنيع العناصر المعيارية مسبقًا في أجزاء كبيرة، بينما لا يزال تصميم الموقع الكامل يتطلب التكامل عبر الربط البيني للمرافق، والمحطة الميكانيكية، وتوزيع الجهد المتوسط، واستراتيجية نشر تكنولوجيا المعلومات، وتسلسل البناء.

يمكنك استخدام السعة الزائدة لمزيد من الحوسبة، ولكن يجب على المشغلين التعامل مع ذلك كقرار يتعلق بوضع التشغيل بدلاً من السعة الحرة. توفر المرافق التقليدية التي يمكن صيانتها بشكل متزامن مساحة كهربائية وميكانيكية كافية بحيث يمكن إيقاف تشغيل الأنظمة للصيانة بينما يظل حمل تكنولوجيا المعلومات الملتزم به متصلاً بالإنترنت. يُغير الذكاء الاصطناعي الضغط الاقتصادي لأن سعة الشبكة وسرعة النشر والطلب على الحوسبة تجعل من الصعب تبرير السعة الزائدة غير المستخدمة. على سبيل المثال، قد تكون المنشأة القابلة للصيانة المتزامنة قادرة على العمل فوق حمل تكنولوجيا المعلومات الملتزم به، ولكن القيام بذلك يستهلك السعة التي كانت محجوزة في الأصل للحفاظ على المرونة أثناء أنشطة الصيانة أو أحداث الفشل. إن القرار الحقيقي هو ما إذا كانت الشركة تقدر الرموز الإضافية لكل منشأة أكثر من تقديرها لاستراتيجية التكرار الأصلية. قبل تضييق الهوامش، حدد حالة التشغيل بشكل صريح: الوضع العادي الزائد، وضع الإنتاجية العالية، وضع الصيانة، ووضع الاستجابة للأعطال.

ينبغي أن يوجه عبء العمل التصميم بمجرد أن يعرف المشغل ما إذا كان الموقع سيدعم التجميع العام، أو عملاء الحوسبة السحابية الجديدة عالية الكثافة، أو مجموعات التدريب، أو منصات الاستدلال، أو مزيجًا من تلك النماذج. قد تحتاج منشأة التجميع العامة إلى الحفاظ على الخيارات المتاحة على مستوى الطاقة والتبريد الرئيسي حتى تتضح متطلبات المستأجر. يمكن لسحابة الذكاء الاصطناعي المركزة أو مصنع الذكاء الاصطناعي ذي الغرض الواحد أن يصمم مباشرة حول خارطة طريق معروفة لوحدة معالجة الرسومات، وبنية المجموعة، وكثافة الرفوف، ومتطلبات التبريد. يقدم مركز بيانات الذكاء الاصطناعي من شنايدر إلكتريك نفس المشكلة حول البنية التحتية المتكاملة للتبريد والطاقة والبرمجيات وأنظمة الكبسولات والرفوف وخدمات دورة الحياة لأحمال عمل الذكاء الاصطناعي عالية الأداء.

لا تصمم مركز البيانات بأكمله كما لو أن كل حمل سيصبح 800 فولت تيار مستمر. السؤال العملي في التصميم هو أين يدخل جهد 800 فولت تيار مستمر في البنية وما هو حجم وحدة تحويل التيار المستمر المطلوبة. يمكن لعمليات النشر المبكرة استخدام وحدات جانبية مجاورة للرفوف، وغالبًا ما تكون محاذية لرف أو رفين من وحدات معالجة الرسومات، داخل مركز بيانات AC موجود دون الحاجة إلى تحديث رئيسي في المراحل السابقة. قد تبرر التجمعات المستقبلية الأكبر حجماً وجود وحدات مركزية بجهد 800 فولت تيار مستمر في نطاق 2 ميجاوات إلى 5 ميجاوات، والتي من المحتمل أن تتوسع نحو أجزاء أكبر، في حين أن البنى طويلة المدى قد تجلب الجهد المتوسط ​​إلى التحويل القائم على محولات الحالة الصلبة على نطاق فئة 10 ميجاوات تقريبًا. تعالج بنى 800 فولت تيار مستمر كثافات الرفوف التي تتجاوز 400 كيلو وات عن طريق نقل تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر خارج رف تكنولوجيا المعلومات واستخدام رفوف الطاقة أو الوحدات الجانبية لتقليل الاضطراب في المرافق القائمة على التيار المتردد.

تتمثل المقايضة الرئيسية في المفاضلة بين العزل والمشاركة الديناميكية للسعة. يمكن لأنظمة الطاقة المنفصلة تبسيط الحدود بين البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات والتبريد، خاصة عندما لا تتوافق المبردات الكبيرة ووحدات توزيع التبريد وقاعات البيانات بشكل كامل في نفس المرحلة. يمكن للبنية التحتية المشتركة الحفاظ على المرونة أثناء ظروف التبريد الحر لأنه يمكن إعادة توجيه القدرة الميكانيكية غير المستخدمة نحو حمل تكنولوجيا المعلومات إذا سمح بذلك المحول والبنية التحتية اللاحقة. يكمن الخطر في الفصل الكامل في الطاقة العالقة: إذا انخفض الحمل الميكانيكي ولكن محول تكنولوجيا المعلومات يعمل بالفعل عند حده الأقصى، فلن يتمكن المشغل من استعادة سعة التبريد غير المستخدمة للحوسبة. ملاحظة هامة: يتطلب هذا الخيار التصميمي نمذجة خاصة بالموقع فيما يتعلق بحجم قاعة البيانات، وحجم وحدة التبريد، وتخصيص المحولات، وهدف التكرار، وأنماط التشغيل الموسمية قبل أن يصبح معيارًا قابلاً للدفاع عنه.

ينبغي إجراء نمذجة كهربائية وتدفق الهواء وتدفق السوائل قبل وضع التصميم النهائي لأن كل نموذج يعالج فئة مختلفة من الأعطال. تُؤكد النمذجة الكهربائية صحة تيار العطل والحماية والسلامة والموثوقية وسيناريوهات "ماذا لو" المتعلقة بالصيانة أو الأحمال الإضافية. تتحقق محاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية أو محاكاة تدفق الهواء من صحة الاحتواء، وسعة جانب الهواء، وسلوك التبريد الزائد. تتحقق نمذجة الأنابيب وتدفق السوائل من ما إذا كان كل رف يتلقى تدفق سائل التبريد المطلوب أثناء الحالات العادية والاحتياطية وحالات الصيانة. تتمثل الخطوة التالية في ربط سلوك حمل تكنولوجيا المعلومات بسلوك المنشأة، بحيث يمكن أن تنتشر تقلبات حمل الذكاء الاصطناعي عبر أنظمة الطاقة ووحدات توزيع التيار المتردد وأجهزة التحكم في المبردات وحلقات التبريد قبل أن يعمل الموقع تحت الحمل الحقيقي.