Podatkovni centri za dobo ChatGPT

Digitalna infrastruktura je osrednjega pomena za današnje globalno gospodarstvo in družbeni razvoj. V tem okolju so podatkovni centri pomemben dejavnik, še večjo vlogo pa bodo igrali v prihodnje. A tudi njih čakajo velike spremembe, povezane predvsem s trajnostjo in z vzdržnostjo.

Po več letih hitre širitve so trenutne razmere za gradnjo novih podatkovnih centrov zahtevne. Ne le da se dražijo energenti, ki predstavljajo levji delež cene podatkovnih centrov, zmanjkuje tudi najprimernejših lokacij zanje. Oskrba z električno energijo je na številnih ključnih trgih že omejena, saj obstoječa omrežja niso kos energetski lakoti velikanov med podatkovnimi centri. V bližini številnih takšnih centrov se zato gradijo tudi elektrarne – od sončnih do manjših jedrskih. To pa sproža različne geopolitične pomisleke in krepi aktivnosti nasprotnikov podatkovnih centrov, predvsem pobude po večji regulaciji tega področja.

Vse strožja regulacija

Ocenjuje se, da podatkovni centri po svetu porabijo okoli tri odstotke vse električne energije, do leta 2030 pa naj bi ta delež dosegel že štiri odstotke, čeprav je bil še pred nekaj leti dvoodstoten. Danes ni več nobeno presenečenje, če večji objekt, ki gosti podatkovni center, porabi med 20 in 50 MW električne energije na leto – kar je približno toliko, kot je porabi nekaj deset tisoč gospodinjstev. Strokovnjaki zato pričakujejo, da bo postala regulacija podatkovnih centrov vse strožja, predvsem v želji po zajezitvi njihove energetske lakote.

Ponekod se to že dogaja. Dublin na Irskem in Singapur sta sprejela ukrepe za nadzor porabe energije v podatkovnih centrih, podoben nadzor pa bo verjetno sprožila tudi velika poraba vode v podatkovnih centrih – zlasti na območjih, ki so nagnjena k suši. Po podatkih ameriškega ministrstva za energijo je učinkovitost porabe vode (WUE) povprečnega podatkovnega centra, ki uporablja izparilne hladilne sisteme, 1,8 litra na kWh. Velik podatkovni center lahko porabi med 10 do 20 milijoni litrov vode na dan – podobno kot mesto s 30.000 do 50.000 prebivalci! IT-industrija bo sicer še naprej sprejemala ukrepe za samonadzor in vzdržnost, a potrebe po vse večjih zmogljivostih hrambe in obdelave podatkov ne kažejo nobene namere po zaustavitvi rasti, kar pomeni vse večjo porabo energije in vode.

Trajnost bo treba jemati resno

Podatkovni centri brez dvoma spadajo med energetsko najpotratnejše objekte in so pod čedalje večjim drobnogledom, saj si institucije in občine po vsem svetu zastavljajo optimistične cilje pri zmanjšanju emisij ogljika do konca tega desetletja. Na Irskem, kjer podatkovni centri porabijo že več kot 10 odstotkov električne energije države, je gradnja novih podatkovnih centrov prepovedana. Podobna usoda bi podatkovne centre lahko doletela tudi v drugih državah, če se ne bo našla ustrezna trajnostno naravnana alternativa.

Trenutno so obnovljivi viri energije, kot je sončna energija, zanimiva možnost za manjše podatkovne centre. V primeru lokacije, ki omogoča postavitev velike sončne elektrarne s hranilniki energije, bi lahko postavili celo podatkovni center razreda hiperscale v velikosti športne dvorane.

V sodelovanju z omrežjem

Pogovori tečejo tudi v druge smeri. Tako naj bi podatkovni centri v prihodnje postali aktivni udeleženci v energetskem ekosistemu. Z drugimi besedami, lahko bodo pomagali vzdrževati energetske sisteme, od katerih so odvisni. Izkoriščanje zmogljivosti sistema neprekinjenega napajanja (UPS), ki temelji na ogromnih baterijah, za ponujanje storitev izravnave napetosti je eden od načinov, kako lahko podatkovni centri delujejo tako kot proizvajalci kakor tudi porabniki elektrike. Funkcijo uravnavanja frekvence (FRF) je mogoče enostavno dodati sistemom UPS, ta pa v nadaljevanju omrežju omogoča, da uporabi neizkoriščene rezerve energije podatkovnega centra za odzivanje na nihanja v omrežju, s čimer se zmanjša nevarnost izpadov.

Upravljavci podatkovnih centrov bodo morali te pripraviti tudi na globalno segrevanje. Izjemne temperature so številne upravitelje podatkovnih centrov spodbudile, da v pričakovanju letošnjega vročega poletja ponovno ocenijo svoje strategije hlajenja, saj si ne želijo lanske ponovitve izpadov – v mislih imamo predvsem ugašanje podatkovnih centrov podjetij Google in Oracle zaradi pregrevanja. Ekstremna vročina namreč negativno vpliva na učinkovitost hladilnih sistemov, saj njihove komponente, vključno s kompresorji, črpalkami in z ventilatorji, delajo težje kot običajno, zato se poveča verjetnost odpovedi sistema. Vse to še dodatno spodbuja prehod na tekočinske hladilne sisteme v podatkovnih centrih. Ti imajo zato še nekaj rezerve, kar zadeva gostoto strežnikov in strežniških omar, hkrati pa veljajo za sistem, ki je bistveno bolj zanesljiv in energetsko učinkovit od mehanskega (beri: zračnega) hlajenja.

Prevlada podatkovnih centrov hiperscale

»Hiperskalerji« so ogromni podatkovni centri, namenjeni vgradnji velikega števila strežnikov. Običajno so večji in naprednejši od običajnih podatkovnih centrov ter služijo potrebam tehnoloških velikanov in drugih podjetij, ki ustvarjajo in analizirajo ogromne količine podatkov. Zaradi same kompleksnosti in obsega delovnih obremenitev podatkovni centri v oblaku potrebujejo višjo stopnjo avtomatizacije kot običajni podatkovni centri. Podjetja, kot so Alibaba, Alphabet, Amazon, Facebook in Microsoft, trenutno prevladujejo na trgu podatkovnih centrov hiperscale, ki bo po pričakovanjih strokovnjakov v prihodnje tudi najhitreje rasel.

Nova infrastruktura za podporo dobi ChatGPT

Rast »hiperskalerjev« bodo poganjale predvsem potrebe po rabi tehnologij umetne inteligence in strojnega učenja, ki malodane zahtevajo vzpostavitev povsem nove infrastrukture podatkovnih centrov. Umetna inteligenca s strojnim učenjem bo čez palec potrebovala približno trikrat večjo gostoto strežnikov, kot jo običajna obdelava podatkov pri poslovnih aplikacijah. To pa je sprememba, ki že zahteva spremembo arhitekture podatkovnih centrov. Večjim zmogljivostim in porabi energije bo treba prilagoditi predvsem hlajenje – v superračunalnikih in velikanskih podatkovnih centrih sistemi zračnega hlajenja ne pridejo več v poštev, vroče strežniške rezine, založene pretežno z grafičnimi procesorji, so tekočinsko hlajene.

Intenzivna narava izračunov umetne inteligence in strojno učenje lahko povzročita tudi precejšnjo razpršitev računalniških in pomnilniških virov na veliko število strežnikov v gruče in grozde. Vsak takšen grozd pa zahteva tudi nove omrežne povezave in zmogljiva stikala, torej telekomunikacijsko infrastrukturo. Analitiki tako že govorijo o povsem novih podatkovnih centrih za »dobo ChatGPT«.

Oblaki bodo privzeto hibridni

Telekomunikacijski operaterji bodo prav tako potrebovali dodatne strežnike in možnosti povezovanja z nizko latenco, saj ljudje vedno več časa preživimo na spletu in uporabljamo oblačne storitve. Obseg in medsebojna povezljivost podatkovnih centrov bosta potrebna za prilagoditev rasti oblačnih storitev. Zasebne ali javne storitve v oblaku, omrežja in naprave, ki bodo še naprej delovali v tandemu, bodo veliki porabniki virov (beri: računskih zmogljivosti), ki jih zagotavljajo podatkovni centri – in pasovne širine. Podjetja pa bodo večinoma prevzela hibridne oblake: manj pomembne stvari bodo pošiljala v obdelavo v podatkovne centre ponudnikov, za poslovanje kritična bremena pa bodo pod okriljem podatkovnega centra na lokaciji podjetja.

Manjši podatkovni centri: nujna protiutež velikanom

Zaradi velikih količin podatkov, interneta stvari, navidezne resničnosti in drugih tehnologij je latenca (beri: zakasnitev) postala ključno tveganje pri upravljanju podatkovnih centrov. Latenca je čas, ki ga podatki potrebujejo, da potujejo od svojega vira/izvora do uporabnika. Uporabniki pa danes pričakujemo malodane hipen dostop do podatkov in storitev – kadarkoli in kjerkoli. Tudi to bo povzročilo širitev regionalnih podatkovnih centrov. Ti so že tradicionalno razpršeni objekti, ki zagotavljajo storitve hrambe podatkov in računalniške obdelave. Manjši podatkovni centri tako ne bodo le v domeni podjetij, temveč jih bomo našli tudi na t. i. robu omrežij in pogosto tudi tam, kjer se podatki ustvarjajo – ali pa blizu večjega števila uporabnikov (npr. v urbanih okoljih). Dodaten veter bo v jadra manjših podatkovnih centrov prispeval tudi razvoj mobilnih omrežij 5G, saj bodo ti potrebni za zagotavljanje in razvoj podatkovno bogatih storitev 5G.

Navitje avtomatizacije in virtualizacije »na 11«

Veliko opravil v podatkovnem centru je monotonih in ponavljajočih se. Težava je v tem, da se količina podatkov, ki jih mora podatkovni center upravljati, nenehno povečuje. Podjetja se že dolgo zatekajo k avtomatizaciji podatkovnih centrov, da bi se temu trendu zoperstavila. Avtomatizacija številnih procesov znotraj podatkovnega centra, vključno z nadzorom, odpravo napak in dostavo aplikacij, povečuje produktivnost in prilagodljivost podatkovnega centra. Upravitelji podatkovnih centrov so vsekakor med tistimi, ki zagovarjajo rek, da je treba avtomatizirati vse, kar se avtomatizirati da.

V želji po obvladovanju in zmanjševanju stroškov raste tudi obseg virtualizacije virov. Programska virtualizacija omogoča računalniškemu strežniku interakcijo s številnimi virtualnimi sistemi, tako da nad strojno opremo računalnika zgradi abstraktno plast, ki njegove komponente (procesorje, pomnilnik, hrambo, povezavo itd.) razdeli na številne virtualne računalnike. Ta metoda lahko zmanjša stroške, povezane s strojno opremo, saj je mogoče z manjšim številom fizičnih strežnikov opraviti več nalog. Virtualizacija ostaja eden najpomembnejših trendov podatkovnih centrov v obdobju, ki ga zaznamujejo strah pred recesijo, inflacijski pritiski in pritiski na cene storitev iz oblaka.

Boj proti slabemu ugledu

V prihodnjih letih industrijo podatkovnih centrov vsekakor čaka tudi boj proti slabemu ugledu, ki si ga je pridelala v preteklem desetletju. Podatkovni centri so v družbi vse bolj zaznavni kot »nujno zlo«, saj porabljajo pomembne družbene vire, kot sta voda in energija. Skupnosti, ki nasprotujejo širitvi podatkovnih centrov po svetu, se krepijo. Z vsako negativno novico se bo odpor do podatkovnih centrov verjetno še razširil. Industrija podatkovnih centrov že dolgo ubira taktiko delovanja v ozadju (beri: pridobi podporo lokalnih politikov, medtem ko se vseh javnih razprav o lokaciji in delovanju podatkovnih centrov izogiba), za katero ni nujno, da bo dolgoročno uspešna.

Nekaj je jasno: podatkovni centri so na prelomnici. Pravi/-lni ukrepi lahko spodbudijo njihovo rast, napačni pa jih lahko pahnejo v nemilost javnosti oziroma javnega mnenja. Pa vendar infrastruktura digitalnega sveta ne sme biti prepuščena javnemu mnenju, zato se morajo lastniki podatkovnih centrov potruditi in javnosti razložiti ter pomagati razumeti pomen in vlogo podatkovnih centrov.