كيفية تعزيز الحوسبة المستدامة عالية الأداء

كيف يمكننا تعزيز الحوسبة المستدامة عالية الأداء؟

هل لديك فكرة عن كيفية تعزيز الحوسبة المستدامة عالية الأداء؟!

إيجاد فرص للحوسبة عالية الأداء المستدامة (HPC)_blog
في حين أن الحوسبة عالية الأداء (HPC) يمكن أن تجلب فوائد مثل:

التشخيص الأسرع في الرعاية الصحية
والمحاكاة المالية السريعة
وتمكين المركبات ذاتية القيادة وغيرها من النجاحات في مختلف الصناعات

فإن أحمال العمل عالية الأداء تتطلب أيضًا موارد أكثر كثافة لمراكز البيانات. عندما يتعلق الأمر بالحوسبة عالية الأداء المستدامة، تحتاج الشركات إلى تعلم كيفية تحقيق التوازن.

إذا كانت المنظمة تركز بشكل مفرط على الأداء، فقد تفوتها الفرص لتصبح أكثر استدامة.

وعلى العكس من ذلك، إذا ركزت كثيرًا على الاستدامة، فقد تعاني تجربة المستخدم.

أين الطريق الأوسط؟ في حين أنه من الصعب أن تكون الحوسبة عالية الأداء مستدامة تمامًا، فهناك تدابير يمكن للشركات اتخاذها لتعزيز الاستدامة دون المساس بالأداء.

ما هي الحوسبة المستدامة عالية الأداء؟

تهدف الحوسبة عالية الأداء المستدامة إلى توفير قوة حسابية هائلة مرادفة لأنظمة الحوسبة عالية الأداء مع مراقبة التأثير البيئي لهذه الأنظمة.

وبدلاً من التركيز فقط على الأداء، تتبنى الحوسبة عالية الأداء المستدامة نهجًا متعدد الأوجه لعمر النظام، من تصميم البنية الأساسية إلى كيفية استخدام الموارد، والتخلص منها في نهاية المطاف أو إعادة تدويرها في نهاية العمر.

7 طرق لتعزيز الحوسبة المستدامة عالية الأداء

ورغم أن الاستدامة والحوسبة عالية الأداء قد لا تكون متوافقة تماما، إلا أن هناك فرصا يمكن للشركات اغتنامها لتصبح أكثر كفاءة في استخدام الطاقة .

الاستفادة من مراقبة البيئة

من خلال مراقبة البيئة ، تقوم الشركات بجمع وفحص جميع الجوانب المادية لبيئة مركز البيانات، بما في ذلك الرطوبة ودرجة الحرارة وتدفق الهواء واستهلاك الطاقة. ويمكن استخدام هذه البيانات لتحديد الفرص المتاحة لتكوينات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

الأجهزة وأنظمة التبريد الموفرة للطاقة

تستطيع الشركات تقليل استهلاك الطاقة باستخدام مكونات الأجهزة الموفرة للطاقة وتقنيات التبريد المتقدمة. يعتبر التبريد السائل في مراكز البيانات أكثر كفاءة من التبريد بالهواء لأن الماء يمتص الحرارة وينقلها بكفاءة أكبر. وهذا يعني أن المكونات يمكن أن تظل أكثر برودة عند الأحمال الأعلى باستخدام الماء أو سوائل التبريد بدلاً من الهواء. يمكن أن يكون استبدال الأجهزة بمعدات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة أمرًا بسيطًا مثل شراء شيء أحدث.

دمج الطاقة المتجددة والبديلة

اعتمادًا على مركز البيانات الذي تستخدمه مؤسستك، قد يدمج المرفق مصادر الطاقة المتجددة في البنية الأساسية للطاقة، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. يمكن أن تؤدي هذه التحولات إلى اختلافات كبيرة بمرور الوقت. بالإضافة إلى ذلك، تستفيد بعض مراكز البيانات من مصادر الطاقة البديلة مثل خلايا الوقود الموجودة في الموقع، والتي تنتج انبعاثات أقل بكثير من مصادر الطاقة التقليدية.

إعادة استخدام الحرارة وإدارة الحرارة المهدرة

نظرًا لأن أنظمة الحوسبة عالية الأداء تتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة التشغيلية، فإنها تولد أيضًا قدرًا كبيرًا من الحرارة. ويمكن للشركات تنفيذ حلول مبتكرة لإعادة استخدام الحرارة الناتجة عن أنظمة الحوسبة عالية الأداء، بما في ذلك التدفئة المركزية أو التحكم في مناخ البيوت الزجاجية.

في شبكات التدفئة المركزية، يتم استخدام الحرارة الملتقطة لتدفئة المباني القريبة. ويمكن أن يؤدي هذا إلى خفض بصمتك الكربونية والاعتماد على الوقود الأحفوري. ويمكن إرسال الماء الساخن من مركز البيانات إلى منازل ومباني أخرى من خلال أنابيب معزولة.

تتضمن عملية التحكم في مناخ البيوت الزجاجية أخذ الحرارة المتولدة من أنظمة الحوسبة عالية الأداء ومشاركتها مع البيوت الزجاجية للحفاظ على مستويات درجة الحرارة والرطوبة المثالية للنباتات داخل البيوت الزجاجية. وهذه حلول مربحة للجانبين بالنسبة لمراكز البيانات والمجتمعات المحيطة.

تحسين عبء العمل وإدارة الموارد

تستطيع المؤسسات أيضًا تقليل هدر الطاقة في مراكز البيانات من خلال الاستفادة بكفاءة من الموارد وتحسين أحمال عمل الحوسبة عالية الأداء. يمكن أن تساعد جدولة أحمال العمل وموازنة الأحمال والمحاكاة الافتراضية والحاويات في توحيد الموارد.

تستطيع أدوات الجدولة تعيين المهام لموارد الحوسبة بناءً على الوقت الأكثر كفاءة لتنفيذها. ومن خلال الانتظار حتى اكتمال المهام الأخرى المتطلبة، يمكن لجدولة أحمال عمل الحوسبة عالية الأداء تجنب المنافسة غير الضرورية على الموارد. تأخذ موازنة التحميل أحمال العمل وتوزعها بالتساوي على الموارد المتاحة. ومن خلال القيام بذلك، لا يتم تحميل أي خادم بالعمل الزائد، ولا يتم ترك أي خوادم خاملة.

تسمح المحاكاة الافتراضية بتشغيل عدة آلات افتراضية على خادم واحد. تعمل كل آلة افتراضية كجهاز خاص بها مع نظام تشغيل وتطبيقات. وهذا يجعل تخصيص الموارد لكل عبء عمل أكثر فعالية، ويمكّن من زيادة قابلية التوسع للخوادم بناءً على الطلب. يمكن للحاويات حزم التطبيقات ونشرها باستخدام نظام التشغيل المشترك لجهاز مضيف، مما يجعل المحاكاة الافتراضية أكثر تقدمًا. يمكن تحديد استخدام الخادم وتخصيص الموارد بشكل أفضل باستخدام الحاويات.

حلول الحوسبة عالية الأداء المستندة إلى السحابة

يمكن أن توفر حلول الحوسبة عالية الأداء المستندة إلى السحابة إمكانية توسيع نطاق الموارد عند الطلب، واستهلاكًا أقل للطاقة، لمركز البيانات الخاص بك مقارنة بالنشر في الموقع. يمكن أن تسمح هذه الخدمات المستندة إلى السحابة للفريق بزيادة طاقة المعالجة دون الحاجة إلى توفير معدات مادية إضافية. لن تضطر الفرق إلى صيانة الأجهزة غير المستخدمة أو القلق بشأن تكاليف الطاقة المرتبطة بالموارد الخاملة.

التخلص المسؤول من مواد HPC وإعادة تدويرها وإعادة استخدامها

يمكن أن تكون المواد المستخدمة في أنظمة الحوسبة عالية الأداء خطرة إذا لم يتم التخلص منها بشكل صحيح. لذا، يجب على مراكز البيانات أن تأخذ في الاعتبار دورة حياة النظام بالكامل وكيفية إطالة عمر مكونات معينة.

تقدم بعض الشركات المصنعة برامج استعادة للمكونات الإلكترونية، مما قد يجعل إعادة التدوير أسهل. قد ترغب الشركات أيضًا في التفكير في الشراكة مع شركات إعادة تدوير إلكترونيات محددة لتشكيل ممارسة منتظمة حول التخلص المسؤول وإعادة تدوير مواد HPC.

يمكن أن يكون ترقية بعض المكونات طريقة فعّالة من حيث التكلفة والموارد لتمديد عمر النظام. يمكن أن يؤدي تجديد المكونات المتقاعدة أو ترقية الذاكرة أو التخزين إلى إضفاء حياة جديدة على مركز بيانات الحوسبة عالية الأداء لديك، دون استبدال أجزاء أكثر استهلاكًا للموارد من البيئة.

هل يمكن للذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي المساعدة في تحسين الحوسبة عالية الأداء المستدامة؟

غالبًا ما تكون أحمال عمل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي جزءًا من أنظمة الحوسبة عالية الأداء. تتطلب هذه التقنيات قدرًا هائلاً من الموارد، ولكن يمكن استخدامها أيضًا لإعادة تصور استدامة مراكز البيانات.

تحليل بيانات المستشعر وسجلات النظام

من خلال تحليل بيانات المستشعر وسجلات النظام، يمكن لنماذج الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي التنبؤ بفشل الأجهزة المحتمل أو تدهور الأداء في أنظمة الحوسبة عالية الأداء. وهذا يتيح الصيانة الاستباقية لمركز البيانات والإجراءات الوقائية، مما يقلل من وقت التوقف ويطيل عمر البنية الأساسية.

مراقبة الموارد وتحديد اتجاهات الاستخدام لاكتشاف فرص جديدة للكفاءة

يمكن أيضًا استخدام تحسينات الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي لمراقبة الموارد وتحديد اتجاهات الاستخدام لاكتشاف فرص جديدة للكفاءة. يمكن أن تساعد أدوات الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي في دمج أحمال العمل المتباينة سابقًا، وإيجاد الكفاءات التي تقلل من استخدام الموارد بشكل عام.

البرمجيات

على مستوى البرمجيات، يمكن أن تساعد الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي في إدارة البيانات وأدوات المطور، بالإضافة إلى السماح بترتيب أكثر كفاءة. من السهل التفكير في الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي باعتبارهما مستهلكين للطاقة، ولكن يمكن تنفيذهما بطرق أكثر استدامة. على سبيل المثال، قد تتمكن الشركات من تحقيق ذلك من خلال توسيع نطاق أحمال عمل الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي على وحدات معالجة الرسوميات ذات النطاق الترددي العالي وزمن الوصول المنخفض التي تشغل الوظائف بشكل أسرع مقارنة بوحدات المعالجة المركزية، مما يسمح بتخصيص موارد أكبر لمهام الحوسبة الأخرى.

ختامًا:

تُقدم الحوسبة عالية الأداء (HPC) إمكانيات هائلة للتقدم في مجالات علمية وتكنولوجية متعددة، من أبحاث الطب إلى تطوير الذكاء الاصطناعي.

ومع ذلك، تُشكل مراكز البيانات كثيفة الاستهلاك للطاقة التي تدعم HPC تحديًا بيئيًا كبيرًا.

لذلك، يُصبح تحقيق الحوسبة عالية الأداء المستدامة ضرورة ملحة لضمان استمرار الاستفادة من هذه التكنولوجيا دون المساس بالبيئة.

يُقدم النهج الشامل المُقترح في هذا المقال مزيجًا من الاستراتيجيات لتحقيق ذلك، بدءًا من تحسين كفاءة البنية التحتية إلى تبني الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.

ولكن، لا يمكن تحقيق هذا الهدف إلا من خلال جهد تعاوني بين مختلف الجهات الفاعلة، بما في ذلك مراكز البيانات، والباحثين، والحكومات، والمستخدمين.

إنّ التزام جميع الأطراف المعنية بتحقيق الحوسبة عالية الأداء المستدامة ضروري لضمان مستقبل مستدام للابتكار والتقدم العلمي، مع حماية كوكبنا للأجيال القادمة.

اقرأ أيضًا:

ما هو مركز البيانات؟