Trung Quốc vừa chính thức đưa vào vận hành thương mại trung tâm dữ liệu AI dưới nước sử dụng năng lượng gió ngoài khơi đầu tiên trên thế giới, đặt tại vùng biển Thượng Hải.
Nước này đã đưa gần 2.000 máy chủ xuống dưới biển sâu, được bảo vệ nghiêm ngặt bên trong các vỏ mô-đun chịu áp lực cao đặt ngay cạnh các cột tuabin gió ngoài khơi.
Với mục tiêu đáp ứng các tác vụ chuyên sâu về trí tuệ nhân tạo, xử lý dữ liệu lớn và phục vụ công tác huấn luyện các mô hình ngôn ngữ lớn nội địa, dự án là sự kết hợp đột phá giữa nguồn năng lượng tái tạo và cơ chế làm mát tự nhiên từ nước biển.
Giải pháp này giúp cắt giảm tối đa lượng điện năng tiêu thụ, diện tích mặt đất cũng như trữ lượng nước ngọt sử dụng. Theo các nhà phát triển Trung Quốc, hệ thống dưới lòng đại dương này đạt chỉ số hiệu quả điện năng cực kỳ tối ưu, chỉ ở mức khoảng 1,15 – thấp hơn đáng kể so với phần lớn các trung tâm dữ liệu truyền thống trên đất liền.
Tổng vốn đầu tư cho toàn bộ dự án ước tính khoảng 1,6 tỷ Nhân dân tệ (tương đương 226 triệu USD).
Trung tâm dữ liệu dưới nước được triển khai theo lộ trình nhiều giai đoạn, khởi đầu bằng một cơ sở thử nghiệm có quy mô nhỏ 2,3 MW trước khi nâng cấp thành một tổ hợp thương mại toàn phần với công suất lên tới 24 MW.
Bên trong các hộp mô-đun dưới đáy biển là hệ thống gần 2.000 máy chủ chuyên dụng, gánh vác các nhiệm vụ từ tính toán AI, gán nhãn dữ liệu lớn, cung cấp dịch vụ hạ tầng 5G, cho đến huấn luyện các mô hình ngôn ngữ lớn nội địa và vận hành điện toán đám mây.
Khác biệt hoàn toàn với những "trại máy chủ" truyền thống ngốn diện tích trong các tòa nhà công nghiệp khổng lồ, cơ sở Lâm Cảng sử dụng các khoang đóng kín định vị sâu dưới mặt nước biển, áp sát các trụ điện gió. Thiết kế mang tính cách mạng này vừa giúp giải phóng quỹ đất, vừa tối ưu hóa hiệu suất làm mát.
Cơ chế làm mát bằng nước biển vận hành ra sao?
Một trong những phát kiến cốt lõi mang lại thành công cho dự án chính là hệ thống làm mát. Thông thường, để giữ cho hệ thống máy chủ không bị quá nhiệt, các trung tâm dữ liệu truyền thống phải phụ thuộc nặng nề vào điều hòa không khí công nghiệp và tháp tản nhiệt – những thiết bị ngốn một lượng điện khổng lồ và tiêu tốn nguồn nước ngọt cực lớn.
Trái lại, trung tâm dữ liệu tại Thượng Hải đã tận dụng chính nước biển làm cơ chế làm mát thụ động. Theo đại diện Công nghệ HiCloud, nhiệt lượng tỏa ra từ máy chủ sẽ làm chất làm lạnh bên trong các ống đồng chuyển hóa từ thể lỏng sang thể khí.
Theo cơ chế tự nhiên, luồng khí này bay lên tầng làm mát phía trên, nơi nước biển lạnh bao bọc xung quanh sẽ hấp thụ và triệt tiêu nhiệt lượng thông qua một bộ trao đổi nhiệt.
Sau khi được hạ nhiệt, chất làm lạnh ngưng tụ lại thành thể lỏng và theo trọng lực chảy ngược về các mô-đun máy chủ. Chu trình trao đổi nhiệt tuần hoàn khép kín, tiêu tốn ít năng lượng này đã giúp giảm thiểu tối đa sự phụ thuộc vào các hệ thống làm mát bằng điện thông thường.
Các nhà phát triển khẳng định, mô hình này giúp giảm tới 22,8% lượng điện năng tiêu thụ, hoàn toàn không dùng đến nước ngọt và cắt giảm hơn 90% nhu cầu sử dụng quỹ đất. Những thông số này đặc biệt có giá trị trong bối cảnh hạ tầng AI bùng nổ đang kéo theo cơn khát điện và nước trên phạm vi toàn cầu.
Dự án dưới lòng đại dương của Trung Quốc đã kết hợp hoàn hảo giữa năng lượng tái tạo, kỹ thuật hàng hải, điện toán AI và công nghệ làm mát tự nhiên vào một nền tảng đồng bộ duy nhất. Giới chuyên gia nhận định đây là bước đi chiến lược nằm trong lộ trình hiện thực hóa tham vọng của Bắc Kinh nhằm củng cố vị thế dẫn đầu về hạ tầng AI và công nghệ điện toán xanh.
Không phải chuyện dễ dàng
Mặc dù sở hữu những lợi thế vượt trội về mặt hiệu suất, việc đưa cơ sở hạ tầng xuống lòng biển cũng đặt ra không ít bài toán hóc búa cho các kỹ sư. Nguy cơ ăn mòn do nước mặn luôn là mối đe dọa thường trực trong dài hạn, bởi nước biển có thể tàn phá các linh kiện điện tử và cấu trúc kim loại theo thời gian.
Bên cạnh đó, các kỹ sư phải đảm bảo các khoang chứa máy chủ hoàn toàn kín kẽ, có khả năng chống chọi với áp lực nước cực lớn và ngăn chặn tuyệt đối tình trạng rò rỉ suốt nhiều năm liên tục.
Khâu bảo trì cũng là một thách thức không hề nhỏ. Việc thay thế các linh kiện phần cứng bị hỏng dưới lòng biển phức tạp hơn gấp nhiều lần so với việc bảo dưỡng các tủ rắc trong các tòa nhà thông thường trên đất liền.
Do đó, các nhà vận hành phải dựa dẫm hoàn toàn vào cấu trúc mô-đun khép kín, hệ thống giám sát từ xa và thiết lập các phương án hạ tầng dự phòng để hạn chế tối đa việc phải cử người xuống sửa chữa trực tiếp.
Ngoài ra, tính ổn định của hệ thống cáp quang và cáp điện ngầm dưới biển cũng là một bài toán đau đầu, bởi chi phí sửa chữa cáp ngầm đại dương luôn vô cùng đắt đỏ và đòi hỏi kỹ thuật cực kỳ phức tạp.
Dự án tại Thượng Hải lập tức được đặt lên bàn cân so sánh với Project Natick – chương trình thử nghiệm đầy táo bạo của Microsoft, từng triển khai các khoang trung tâm dữ liệu dưới nước ngoài khơi California vào năm 2015 và tại quần đảo Orkney (Scotland) vào năm 2018.
Tuy nhiên, gã khổng lồ công nghệ Mỹ đã khai tử dự án này về mặt thương mại vào năm 2024 mà không tiến hành nhân rộng, một phần vì chi phí bảo trì và độ phức tạp trong khâu vận hành vẫn là rào cản quá lớn.
Cơ sở Lâm Cảng của Trung Quốc có lối đi khác biệt khi thẳng tiến lên quy mô vận hành thương mại toàn diện với kích thước lớn hơn rất nhiều, đồng thời kết nối trực tiếp với mạng lưới năng lượng tái tạo ngoài khơi.
Dự án dưới lòng biển của Trung Quốc là một trong những nỗ lực tham vọng nhất tính đến thời điểm hiện tại nhằm gắn kết việc sản xuất năng lượng tái tạo với hạ tầng điện toán AI bền vững.
Nếu hệ thống tại Lâm Cảng chứng minh được hiệu quả và tính ổn định trong những năm tới, mô hình trung tâm dữ liệu dưới nước ngoài khơi này hoàn toàn có thể trở thành một mắt xích cốt lõi trong cấu trúc hạ tầng AI toàn cầu tương lai.