تسريع تصميم المصانع المدعومة بالذكاء الاصطناعي باستخدام مخططات بنية تحتية مثبتة

في تحسين قاعة البيانات أو على مستوى المجموعة بدلاً من كونه مطلبًا قصير المدى للموقع بأكمله. إذا كانت البنية الأساسية الحالية لديك تعمل بالتيار المتردد، فإن السؤال المطروح في المدى القريب ليس ما إذا كان عليك إزالة النظام الحالي واستبداله، بل أين يمكنك إدخال نظام تحويل التيار إلى تيار مستمر، ومدى قربك من الرف عند تركيبه. وتكمن المفاضلة العملية بين الحفاظ على توزيع التيار المتردد في المراحل الأولية، وإضافة وحدات طاقة جانبية بجوار الأرفف، وتخصيص مساحة مادية وكهربائية كافية لدعم أحمال التيار المستمر بنظام 800 فولت في المستقبل. تتيح حلول الوحدة الجانبية أو رف الطاقة للمشغلين استضافة معدات تعمل بنظام 800 فولت تيار مستمر دون الحاجة إلى تحويل مركز البيانات بالكامل إلى نظام تيار مستمر، وهو أمر مهم لأن الاعتماد المبكر لنظام 800 فولت تيار مستمر سيقتصر على مجموعات الذكاء الاصطناعي عالية الكثافة المحددة، وليس على جميع الأحمال الكهربائية داخل المبنى. قد تبرر التوسعات المستقبلية الأكبر حجمًا دعمًا مركزيًا أكبر لنظام 800 فولت تيار مستمر، ولكن هذا يصبح

المفاضلة الأساسية هنا هي بين المرونة والعزل. يمكن أن توفر سلسلة الطاقة المشتركة للمشغلين مساحة أكبر في الأيام التي تنخفض فيها الأحمال الميكانيكية (على سبيل المثال، عندما لا تعمل المبردّات بكامل طاقتها وتصبح هناك قدرة متاحة أكبر لدعم أحمال تكنولوجيا المعلومات). توفر البنية المنفصلة للوحدة الجانبية الخاصة بتكنولوجيا المعلومات حدودًا أوضح للتغييرات المستقبلية، بما في ذلك ترقيات نظام 800 فولت تيار مستمر، ولكنها تجعل أيضًا إعادة توزيع الطاقة الميكانيكية أكثر صعوبة لأن تلك السعة تقع داخل سلسلتها الخاصة. قبل اتخاذ قرار بشأن أي من الهيكلين، ينبغي على المشغلين إجراء اختبارات تحمل لأوضاع التشغيل الموسمية، وسيناريوهات الصيانة، وأحمال المولدات، ومسارات الطاقة في وحدة توزيع الطاقة، والتوزيع المتوقع بين أنظمة تكنولوجيا المعلومات المبردة بالهواء، وأنظمة التبريد بالسوائل، وتلك التي ستعمل بالتيار المستمر في المستقبل.

ليس بالضرورة. تخدم أنظمة UPS وBESS أغراضًا مختلفة، وما إذا كان بإمكان BESS أن تحل محل UPS يعتمد على مدى توفر أحمال عمل الذكاء الاصطناعي ومتطلبات استمرار التشغيل. بالنسبة لتطبيقات الذكاء الاصطناعي التي لا يمكنها تحمل الانقطاع، مثل أحمال العمل الاستدلالية عالية التوافر، يظل نظام UPS بمثابة الطبقة الأساسية للحماية لأنه يوفر استمرارية فورية، ودعمًا لجودة الطاقة، وحماية من الاضطرابات قصيرة المدة. يؤدي نظام BESS دورًا تكميليًا من خلال تمكين تحسين الطاقة وإدارة ذروة الطلب وخدمات الشبكة ودمج الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة لفترات أطول. في العديد من مرافق الذكاء الاصطناعي، تعمل أنظمة BESS على تعزيز استراتيجية الطاقة الشاملة، بينما تستمر أنظمة UPS في حماية الأحمال الحيوية من الانقطاع. قبل استبدال نظام UPS بنظام BESS، يجب على المؤسسات تقييم قدرة تحمل أحمال العمل ومتطلبات المرونة وتوقعات استمرارية العمل بعناية.

للحصول على إرشادات حول حالات استخدام أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS)، واعتبارات البنية، ومعايير التبني، اقرأ مستندنا التقني، فهم BESS: أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات لمراكز البيانات.

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

لا تقتصر الاستفادة من الحلول مُسبقة التجهيز على منصات توليد الطاقة فحسب، بل ينبغي على المشغلين التفكير في الأنشطة الميدانية التي يرغبون في إزالتها من المسار الحرج. تشمل العناصر المسبقة الصنع الرئيسية معدات الجهد المتوسط، المنازل الكهربائية (E-houses)، سلاسل الطاقة منخفضة الجهد، ومنصات توليد الطاقة، وحدات تقنية المعلومات، الرفوف المدمجة، مبردات مُعبأة مزودة بمضخات داخلية، وبعض أنظمة الأنابيب أو تجميعات ممرات الخدمة. وتكمن الفائدة العملية في تقليل الحاجة إلى التنسيق الميداني بين متعهدي الأعمال الكهربائية ومتعهدي الأعمال الميكانيكية ومديري الإنشاءات وفرق التشغيل. يمكن أن تشتمل منصات توليد الطاقة على أنظمة وحدات الإمداد بالطاقة غير المنقطعة (UPS) والمفاتيح الكهربائية والبطاريات وأنظمة التبديل التلقائي (ATS) وبرامج الإدارة، مع توفر تكوينات معتمدة تشمل طرازات بقدرة 1,250 كيلوواط عند 480 فولت/60 هرتز، وطرازات بقدرة 2 ميغاواط و2.25 ميغاواط و2.5 ميغاواط عند 400 فولت.

من الطرق المفيدة للتفكير في التصميمات المرجعية ألا ننظر إليها على أنها "تصميمات قياسية مقابل تصميمات مخصصة"، بل "نقطة انطلاق مجربة ومثبتة مقابل هندسة تبدأ من الصفر." يمكن للتصميمات المرجعية المجهزة لتقنية الذكاء الاصطناعي أن تقصّر دورة التخطيط من خلال تزويد فرق المشروع بأساس جاهز مسبقًا فيما يتعلق بالطاقة وأنظمة التبريد وتخطيط تكنولوجيا المعلومات وتكامل أنظمة التحكم. تتضمن التصميمات المرجعية الحالية لشركة شنايدر إلكتريك مجموعات الذكاء الاصطناعي المبردة بالسوائل NVIDIA GB200 NVL72 بقدرة 7.392 ميغاواط، وتصميمات NVIDIA GB300 NVL72 بقدرة 7.536 ميغاواط، وتصميمات Vera Rubin NVL72 بقدرة 10 ميغاواط إلى 12.4 ميغاواط، وحلول الذكاء الاصطناعي الجاهزة التي تضم 12 رفًا بقدرة 1 ميغاواط، وحل AMD Helios Rackscale المدعوم بوحدات معالجة الرسومات AMD Instinct™ MI455X. تكمن المفاضلة 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 الإضافية لزيادة القوة الحاسوبية، لكن يجب على المشغلين التعامل مع ذلك على أنه قرار يتعلق بنمط التشغيل وليس كسعة متاحة. تُخصص المرافق التقليدية القابلة للصيانة المتزامنة سعة احتياطية كهربائية وميكانيكية، بحيث يمكن فصل الأنظمة عن الشبكة لأغراض الصيانة مع استمرار تشغيل الأحمال المخصصة لتكنولوجيا المعلومات. يُحدث الذكاء الاصطناعي تغييرًا في الضغوط الاقتصادية، حيث إن سعة الشبكة وسرعة النشر والطلب على الحوسبة كل ذلك يجعل من الصعب تبرير الاحتفاظ بسعة زائدة غير مستغلة. على سبيل المثال، قد يكون المرفق القابل للصيانة المتزامنة قادرًا على العمل فوق حمل تكنولوجيا المعلومات المخصص له، ولكن القيام بذلك يستهلك سعة كانت مخصصة في الأصل للحفاظ على المرونة في أثناء أنشطة الصيانة أو أحداث الفشل. القرار الحقيقي هو ما إذا كانت الشركة تولي أهمية أكبر لزيادة عدد الوحدات لكل منشأة مقارنة باستراتيجية التكرار الأصلية. قبل تضييق الهوامش، يجب تحديد حالة التشغيل بوضوح: وضع التكرار العادي، وضع الإنتاجية العالية، وضع الصيانة، ووضع الاستجابة للأعطال.

ينبغي أن يحدد حمل العمل مسار التصميم بمجرد أن يتأكد المشغل مما إذا كان الموقع سيستوعب خدمات الاستضافة العامة، أو عملاء السحابة "neocloud" ذوي الكثافة العالية، أو مجموعات التدريب، أو منصات الاستدلال، أو مزيجًا من هذه النماذج. قد تحتاج منشأة الاستضافة العامة إلى الحفاظ على مرونة الخيارات على مستوى الطاقة الضخمة والتبريد إلى أن تتضح متطلبات المستأجرين. يمكن لسحابة ذكاء اصطناعي مخصصة أو مصنع ذكاء اصطناعي مخصص لغرض واحد أن يصمم مباشرةً وفقًا لخارطة طريق معروفة لوحدات معالجة الرسوميات (GPU)، وطوبولوجيا المجموعات، وكثافة الرفوف، ومتطلبات التبريد. تُعالج حلول مراكز البيانات للذكاء الاصطناعي التي تقدمها شركة شنايدر إلكتريك المشكلة نفسها من خلال توفير بنية أساسية متكاملة تشمل أنظمة التبريد والطاقة والبرمجيات وأنظمة الوحدات النمطية والرفوف، بالإضافة إلى خدمات دورة الحياة لأحمال عمل الذكاء الاصطناعي عالية الأداء.

لا تصمم مركز البيانات بأكمله على أساس أن كل حمل سيكون بجهد 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 أن تستخدم عمليات النشر المبكرة وحدات جانبية بجوار الرفوف، غالبًا مرتبطة بواحد أو اثنين من رفوف وحدات معالجة الرسوميات (GPU)، داخل مركز بيانات يعمل بالتيار المتردد من دون الحاجة إلى تعديل كبير في البنية التحتية الأساسية. قد تستدعي المجموعات الأكبر حجمًا في المستقبل استخدام كتل مركزية تعمل بجهد 800 فولت تيار مستمر في نطاق يتراوح بين 2 و5 ميغاواط، مع إمكانية التوسع نحو وحدات أكبر حجمًا، في حين قد تستخدم البنى الهندسية طويلة الأجل الجهد المتوسط في عمليات التحويل القائمة على المحولات الصلبة على نطاق يبلغ حوالي 10 ميغاواط. تتناسب البنى الهندسية التي تعمل بجهد 800 فولت تيار مستمر مع كثافات الأرفف التي تتجاوز 400 كيلوواط، وذلك من خلال نقل عملية تحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر خارج رف تكنولوجيا المعلومات، واستخدام أرفف الطاقة أو الوحدات الجانبية لتقليل الاضطرابات في المنشآت الحالية التي تعتمد على التيار المتردد.

المفاضلة الأساسية هي بين العزل ومشاركة السعة الديناميكية. يمكن أن تؤدي أنظمة الطاقة المنفصلة إلى تبسيط الحدود الفاصلة بين البنية الأساسية لتكنولوجيا المعلومات والبنية الأساسية للتبريد، لا سيما عندما لا تتوافق المبردات الكبيرة ووحدات توزيع سائل التبريد وقاعات البيانات بشكل متناسق ضمن نفس الوحدة. يمكن للبنية الأساسية المشتركة أن تحافظ على المرونة في ظروف التبريد الحر، حيث يمكن توجيه السعة الميكانيكية غير المستغلة نحو أحمال تكنولوجيا المعلومات إذا سمح بذلك المحول والبنية الهندسية النهائية. يكمن الخطر في الفصل الكامل في الطاقة المهدورة: فإذا انخفض الحمل الميكانيكي بينما يعمل محوّل تكنولوجيا المعلومات بالفعل عند حدّه الأقصى، فلن يتمكن المشغّل من استعادة تلك السعة غير المستخدمة في جانب التبريد للحوسبة. الفجوة بين الوضع الحالي والوضع المستهدف: يتطلب هذا الخيار التصميمي إجراء نمذجة مخصصة للموقع تتناول حجم قاعة البيانات، وحجم وحدة التبريد، وتوزيع المحولات، والهدف المحدد للتكرار، وأوضاع التشغيل الموسمية، قبل أن يصبح معيارًا يمكن الدفاع عنه.

يجب إجراء نمذجة للدوائر الكهربائية وتدفق الهواء وتدفق السوائل قبل الانتهاء من التصميم، لأن كل نموذج يعالج فئة مختلفة من الأعطال. تتحقق النمذجة الكهربائية من تيار العطل وأنظمة الحماية والسلامة والموثوقية، بالإضافة إلى سيناريوهات "ماذا لو" المتعلقة بالصيانة أو الأحمال الإضافية. تتحقق محاكاة ديناميات السوائل الحسابية أو محاكاة تدفق الهواء من فعالية نظام الاحتواء وسعة الجانب الهوائي وسلوك نظام التبريد الاحتياطي. تتحقق نمذجة الأنابيب وتدفق السوائل مما إذا كان كل رف يتلقى التدفق المطلوب من سائل التبريد في حالات التشغيل العادي والتشغيل الاحتياطي والصيانة. وتتمثل الخطوة التالية في ربط سلوك أحمال تكنولوجيا المعلومات بسلوك المنشأة، بحيث يمكن لتقلبات الأحمال الناتجة عن الذكاء الاصطناعي أن تنتشر عبر أنظمة الطاقة ووحدات توزيع سائل التبريد وأجهزة التحكم في المبردات ودوائر التبريد قبل أن يعمل الموقع باستخدام أحمال حقيقية.