بیل کلیمن، انرژی هسته‌ای را به عنوان یک تغییر بالقوه بازی که در حال افزایش محبوبیت است، می‌داند. او می‌گوید: «خیلی دلم می خواست این مقاله را بنویسم. در سال‌های اخیر، بحث در مورد مصرف انرژی در صنعت مراکز داده به طور چشگیری افزایش یافته است. با این حال، در سال گذشته، یک تغییر اساسی در سطح فن آوری رخ داده است، که فوریت صحبت در مورد انرژی های تجدید پذیر و پاک را افزایش داده است. بیایید با بیانیه پایان نامه شروع کنیم: سرعت تکامل فناوری ما به سرعت در حال ناپایدار شدن است.
این آمار را از شرکت تحقیقاتی Omdia در نظر بگیرید. در سه ماهه دوم سال 2023، Omdia تخمین زد که Nvidia بیش از 900 تن (1.8 میلیون پوند) پردازنده گرافیکی محاسباتی H100 را برای موارد استفاده از هوش مصنوعی (AI) و محاسبات با کارایی بالا (HPC) ارسال کرده است. بله درست خواندید! ما اکنون به جای واحدهای فروخته شده، محموله های GPU را بر حسب وزن، اندازه گیری می‌کنیم. به طور مثال، در یک کنفرانسی که اخیرا برگزار شده است، کریس کرازبی، مدیرعامل مرکز داده Compass، محاسبات تقریبی در مورد این موضوع انجام داده است.
اگر همه این پردازنده‌های گرافیکی را همزمان آنلاین می‌کردیم، بیش از 30 گیگاوات انرژی مصرف می‌کردند. چگونه می توانیم این مصرف انرژی عظیم را مدیریت کنیم؟ در این لحظه، چه بازاری می تواند بچرخد و بگوید که ما این همه انرژی پاک برای موارد استفاده از هوش مصنوعی داریم؟ طی مکالمه‌ای که اخیرا انجام شده است، ارائه دهندگان خدمات برق گفته‌اند که برای حمایت از این موارد استفاده جدید، باید نیروگاه های زغال سنگ بسازند. شاید خنده‌دار باشد که ما مجبوریم از سوخت‌های فسیلی برای تامین انرژی برخی از پیشرفته ترین فناوری‌های جهان استفاده کنیم. قبل از اینکه ادامه دهیم، نمی‌خواهم این مقاله درباره هوش مصنوعی مولد باشد. بنابراین، اجازه دهید چند چیز را روشن کنیم. ما می دانیم که این فناوری از بین نمی رود. آنچه ما اکنون تجربه می کنیم کمتر یک تغییر تکنولوژیک است و بیشتر یک تغییر در بشریت است. ما نحوه تعامل خود با داده‌ها را کاملاً تغییر داده‌ایم زیرا می‌توانیم برای اولین بار در تاریخ بشر مجموعه‌ای از داده‌ها را پرس و جو کنیم و یک پاسخ “آگاهانه” دریافت کنیم. حتی اگر از ChatGPT استفاده نکرده باشید، اگر در چند ماه گذشته به سادگی از Google یا Bing استفاده کرده باشید، یک کاربر مولد هوش مصنوعی هستید. این تکامل در سال گذشته به سرعت اتفاق افتاده است.
اکنون که این موضوع را روشن کردیم، بیایید در مورد GPT صحبت کنیم. منظورم این است که چگونه به همه این اکوسیستم های هوش مصنوعی که به چگالی زیادی نیاز دارند، نیرو بدهیم؟ در گزارش سال 2024 مرکز داده AFCOM، اکثر پاسخ دهندگان (53 درصد) معتقدند که حجم کاری جدید هوش مصنوعی (AI مولد) باعث افزایش ظرفیت موردنیاز برای صنعت کولوکیشن خواهد شد. در نتیجه، انرژی موردنیاز نیز تغییر خواهد کرد. میزان انرژی مصرف شده توسط هوش مصنوعی مولد می تواند بسیار حیرت انگیز باشد. یک جستجوی گوگل می تواند یک لامپ 100 واتی را برای حدود 11 ثانیه روشن کند. نمونه های نوع GPT می توانند 600 تا 800 برابر قدرتمندتر از یک موتور جستجوی گوگل باشند که این یعنی حرکت به سمت یک منبع انرژی جدید:
به محض اینکه هوش مصنوعی مولد بازار را تسخیر کرد، مکالمات جدیدی در مورد منابع انرژی که مدتی وجود داشته اند ظاهر شده است. به طور خاص، انرژی هسته ای. برت کوگلماس، مدیرعامل Last Energy، توسعه‌دهنده راکتورهای کوچک مدولار (SMR) برای نهادهای بخش خصوصی، از جمله مراکز داده، می‌گوید: «ما دنیایی را تصور می‌کنیم که در آن هیچ محدودیتی برای انرژی وجود ندارد. ما از مردم می خواهیم که سبک زندگی با انرژی بالا داشته باشند. برای تحقق این امر، تولید انرژی باید از اثرات زیست محیطی جدا شود و بنابراین انرژی پاک باید فراوان و ارزان باشد.»
من این موضوع را با برت در میان گذاشتم و او چندین نکته کلیدی را در مورد آنچه صنعت هسته ای باید انجام دهد تا نیازهای رو به رشد انرژی مرکز داده انجام دهد، بیان کرد. اول از همه، لازم است تمرکز خاصی بر قابلیت تحویل، با شروع فناوری، حفظ شود. بسیاری از طرح های راکتور جدید وجود دارد که همه آنها از منظر مهندسی جالب هستند. با این حال، پروژه های برنده از فناوری های اثبات شده برای خدمت به این بازار و دستیابی به موفقیت تجاری استفاده می کنند. Last Energy از طراحی ثابت شده راکتور آب سبک استفاده می کند که برای مقیاس پذیری مدرن شده است.
با تبدیل طرح به محصول و تطبیق آن با استفاده های تجاری مانند مراکز داده، آنها می توانند نتایج را سریعتر، مقرون به صرفه تر ارائه دهند و اجرای پروژه و ریسک مالی را به حداقل برسانند. SMR های Last Energy تا 95% از پیش مونتاژ شده، توسط کامیون تحویل داده شده و در محل مونتاژ می شوند. در حالی که هر واحد یک SMR 20 مگاواتی است، تقاضا را می توان با نصب هر تعداد که مشتری نیاز دارد به جای ساخت (و صدور مجوز) طراحی کارخانه سفارشی برآورده کرد. این فرمول در حال افزایش است و این شرکت قراردادهایی را برای چندین واحد از نیروگاه PWR-20 خود منعقد کرده است.
به گفته Kugelmass، انرژی هسته‌ای نه تنها بهترین راه‌حل برای صنعت است، بلکه ممکن است تنها راه‌حل باشد: «صنعت مراکز داده یک برنامه ایده‌آل برای انرژی هسته‌ای در محل است. ما صنعتی داریم که به همان سرعتی که برنامه های توسعه و زنجیره تامین اجازه می دهد در حال رشد است و با محدودیت های فزاینده تامین انرژی مواجه است. این صنعت متعهد به انرژی بدون کربن است، اما به انرژی بار پایه که به طور سنتی توسط نیروگاه های گاز یا زغال سنگ تامین می شود، نیاز دارد. انرژی هسته ای راه حل است و این صنعت به سرعت در حال رشد است.»
Last Energy در عجله برای حمایت از انرژی هسته ای بیشتر برای صنعت ما تنها نیست. کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای قبلاً طراحی یک راکتور مدولار کوچک دیگر (SMR) در ایالات متحده را تأیید کرده است: SMR پیشرفته «آب سبک» NuScale که بیش از 400 مگاوات تولید می کند.
در اکتبر 2023، ارائه دهنده میزبانی استاندارد پاور اعلام کرد که قصد دارد از NuScale SMR برای ساخت دو نیروگاه هسته ای در اوهایو و پنسیلوانیا استفاده کند تا تا سال 2029 نزدیک به 2 گیگاوات برق به مراکز داده اطراف تحویل دهد و اگر به بازار ویرجینیای شمالی نگاه کنیم، در آوریل سال 2023، Green Energy Partners، یک شرکت توسعه پروژه و املاک، 641 هکتار را برای پروژه ای خریداری کرد که از 4 تا 6 SMR برای تامین انرژی 20 تا 30 مرکز داده، تولید هیدروژن سوخت و تامین برق پشتیبان برای شبکه ویرجینیا استفاده می کرد. و اگر به آخرین تحولات نگاه کنیم، می بینیم که اپراتورهای مراکز داده میلیون ها دلار برای دسترسی به انرژی هسته ای پرداخت می کنند. Equinix به تازگی 25 میلیون دلار پیش پرداخت به شرکت راکتور هسته ای Oklo برای خرید حداکثر 500 مگاوات انرژی هسته ای داده است.
علاقه فزاینده ای به سیستم های هسته ای در فضای مرکز داده وجود دارد. بر اساس گزارش مرکز داده AFCOM، بین امسال تا سال گذشته، پاسخ دهندگانی که اعلام کرده اند از انرژی هسته ای استفاده می کنند یا حداقل در نظر دارند، بیش از دو برابر شده و تقریباً به یک چهارم پاسخ دهندگان رسیده است (21 درصد در مقایسه با 10 درصد در سال گذشته). امسال در رویداد جهانی مرکز داده AFCOM، دکتر ریان بحران، که در حال حاضر به عنوان معاون فناوری هسته ای و استراتژی در دفتر سیاست علم و فناوری کاخ سفید (OSTP) خدمت می کند، تغییرات پویا در استفاده از انرژی پاک و سیاست ها را بررسی کرد که دنیای ما را متحول می کنند.
دکتر باهران در سخنرانی اصلی خود به تشریح نقش حیاتی فناوری‌های هسته‌ای در تقویت شبکه‌های انرژی، ارائه یک منبع انرژی پایدار و کارآمد که مکمل انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب مانند خورشید و باد است، پرداخت. نکته قابل توجه سخنرانی وی بحث در مورد تلاقی انرژی هسته ای با زیرساخت دیجیتال بود.
باهران گفت: «در اکتبر گذشته، دولت یک فرمان اجرایی تاریخی صادر کرد تا اطمینان حاصل کند که ایالات متحده در خط مقدم مهار وعده و مدیریت خطرات هوش مصنوعی، از جمله هموار کردن راه برای نوآوری و رقابت است.» در واقع، بازار کار هوش مصنوعی به سرعت در حال رشد است و در حال حاضر 2 درصد از کل مشاغل ایجاد شده در ایالات متحده را تشکیل می دهد. همه این پیشرفت‌های فناوری بار بیشتری را به زیرساخت‌های تولید برق ما اضافه می‌کنند و این پتانسیل را دارند که تأثیر شدیدی بر بخش‌های انرژی و برق داشته باشند. باهران افزود: «بهترین تخمین‌های ما نشان می‌دهد که مراکز داده در حال حاضر بین 1 تا 2 درصد از مصرف برق سالانه ایالات متحده را مصرف می‌کنند و بخش IT کلی حدود 5 درصد از کل مصرف ایالات متحده را در نقاط حساس سایبری مانند آتلانتا، ویرجینیای شمالی، فینیکس تشکیل می‌دهد و بخش‌هایی از تگزاس و کالیفرنیا، مراکز داده سهم بسیار بیشتری از بارهای منطقه‌ای، شبکه‌های تحت فشار و شرکت‌های خدماتی را به خود اختصاص می‌دهند که برق آنها را تامین می‌کنند. بسیاری از برآوردهای ملی نشان می دهد که بارگذاری مراکز داده تا سال 2030 دو برابر می شود.
وقتی نوبت به هوش مصنوعی مولد و برنامه‌های مرتبط با داده‌های جدید می‌رسد، دکتر بحران به انرژی هسته‌ای و تأثیر آن بر زیرساخت‌های دیجیتال اشاره کرد. هوش مصنوعی تقریباً 40 درصد از بار مرکز داده را تشکیل می دهد و محرک اصلی رشد آینده است. در حالی که به وضوح در این پیش‌بینی‌ها، ناشی از مسائلی مانند سرعت پذیرش هوش مصنوعی، شکل مدل‌های تجاری هوش مصنوعی، و پتانسیل کارایی آینده، عدم قطعیت وجود دارد، ما می‌دانیم که با ترکیب مراکز داده با راکتورهای هسته‌ای، نیروگاه‌های هسته‌ای با کیفیت بالا تولید می‌کنند. قدرت، مشاغل با درآمد خوب برای چندین دهه یک ایده عالی است.
این مکالمات برای کسانی که در زمینه انرژی و زیرساخت های دیجیتال کار می کنند نمی توانند به زودی انجام شوند.
اندرو بوچمن، کارشناس ارشد غیرمقیم در مرکز انرژی جهانی و استراتژیست ارشد شبکه و مدافع زیرساخت در آزمایشگاه ملی آیداهو (INL) می‌گوید: این یک وضعیت «مرغ یا تخم مرغ» است. ما در نیمه راه سال 2024 هستیم و وارد چیزی شده ایم که برخی آن را «دستکش برق رسانی» می نامند. «این شامل یک شبکه برق قدیمی و فرسوده است که از آن خواسته می شود تا از تعداد زیادی بار کاری جدید برای کمک به کربن زدایی و حمایت از اقتصاد پشتیبانی کند.»
با این حال، بوخمن تاکید می کند که این مدرن سازی برقی آسان نخواهد بود. او گفت: «و برای سخت‌تر کردن اوضاع، باید بدون افزودن دی‌اکسید کربن یا متان بیشتر به اتمسفر، این اتفاق بیفتد». او چند خبر خوب اضافه کرد: «پاسخ ممکن است در حوزه‌ای از فیزیک باشد که ما در اواسط قرن گذشته از آن بهره بردیم. و علی‌رغم چالش‌های زیادی که از نظر درک عمومی و هزینه با آن روبرو بوده است، چیزی که مدت‌هاست گفته‌ام این است که وقتی نگرانی‌های اقلیمی مسائل مربوط به انرژی هسته‌ای را تحت الشعاع قرار می‌دهد، همه به یک SMR یا ریزراکتور نیاز دارند.
بوچمن برای رسیدن به هدف، نمونه‌هایی از این که چگونه این منابع هسته‌ای بر محدودیت‌های فعلی قدرت هوش مصنوعی تأثیر می‌گذارند، ارائه کرد. اگر آنها توسط NRC تایید می شدند و می توانستند در مقیاس امروز ساخته شوند، به خصوص برای حمایت از ظهور GenAI، ما شاهد خروج آنها از قفسه ها خواهیم بود، متاسفانه، کمی تاخیر وجود دارد. اما افراد در آزمایشگاه ملی من در آیداهو، در صنعت و جاهای دیگر، شبانه روز کار می کنند تا طرح های جدید را با بیشترین سرعت و ایمن به واقعیت تبدیل کنند.
بیل کلیمنک: «من در مورد این آخرین تحولات بسیار هیجان زده هستم. برنامه های نوظهور و طرح های دولتی از SMR ها و سیستم های هسته ای پیشرفته پشتیبانی می کنند. این برنامه‌ها در لبه فناوری هسته‌ای قرار دارند و راه‌حل‌های ایمن‌تر، انعطاف‌پذیرتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر را ارائه می‌کنند که با نیازهای انرژی مدرن ما سازگار است.»
من دوست دارم این موضوع را با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار دهم، اما نمی توانم بیش از حد در یک مقاله قرار دهم. با این حال، من می خواهم به طور خلاصه روی ایمنی تمرکز کنم. وقتی با برت از Last Energy صحبت کردم، او به وضوح به من گفت: «رآکتورهای آب، حتی رآکتورهای قدیمی، مشخصات ریسک ذاتی را که مردم فکر می‌کنند ندارند.» علاوه بر این، طراحی های مدرن، فناوری های هسته ای را بسیار ایمن تر از گذشته کرده است. در نهایت، برای پیشرفت هوش مصنوعی، باید خلاق باشیم. ما از رهبران مراکز داده می خواهیم زیرساخت های فیزیکی را مستقر کنند که انرژی بسیار بیشتری نسبت به یک یا دو سال پیش مصرف می کنند. واقعیت این است که ما باید به دنبال منابع انرژی جدید، پاک و ثابتی باشیم که می‌توانند مکمل انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب باشند. من معتقدم ظهور هوش مصنوعی همچنین منجر به ظهور سریع راه حل های انرژی جدید و نوآورانه برای پشتیبانی از زیرساخت های دیجیتال مدرن خواهد شد.
