هناك أزمة في قدرة الحوسبة العالمية تلوح في الأفق ولا يمكن معالجتها بشكل مستدام بالطريقة التي نؤدي بها الأمور الآن، ببساطة، بين نماذج الذكاء الاصطناعي التي تنمو بشكل كبير والتحول الرقمي العالمي المستمر، بدأت مراكز البيانات تنفد من المساحة. فقد وصلت معدلات الشواغر فيها إلى مستويات قياسية والأسعار آخذة في الارتفاع استجابة للطلب، وهو ما يسبب الكثير من القلق بين قادة التكنولوجيا.
 |
| لماذا يعتبر تقدم الذكاء الاصطناعي أكثر احتمالا من السيطرة على العالم؟ |
وإذا استمر هذا الاتجاه، فعند مرحلة ما، سوف نصل إلى منعطف حيث لم يعد بوسعنا إنجاز كل الأشياء التي تسمح لنا التكنولوجيا بالقيام بها نظريا، لأن قدرتنا على معالجة البيانات سوف تكون مقيدة .
لماذا المزيد من مراكز البيانات ليس هو الحل
حتى الآن، تمت تلبية الطلب المتزايد على القدرة الحاسوبية، جزئيًا، من خلال بناء المزيد من مراكز البيانات، مع تقديرات متحفظة تشير إلى نمو العقارات التي تشغلها مراكز البيانات بنسبة 40٪ سنويًا . إنه رقم يمكنك أن تتوقع أن يظل ثابتًا إلى حد ما، حيث أن مشكلات العرض وتحديات الطاقة وتأخيرات البناء تحد بشدة من توسيع نطاق القدرة. وبعبارة أخرى، اليوم، لا يمكن تلبية الطلب ببساطة عن طريق تكثيف بناء مراكز البيانات. ولا ينبغي أن يكون هذا شيئًا نطمح إليه. وتستهلك كل واحدة من هذه المستودعات التي بحجم ملعب كرة قدم كميات هائلة من الطاقة والمياه، مما يشكل ضغطًا شديدًا على البيئة ، محليًا وعالميًا. ويمكن لمركز بيانات واحد أن يستهلك من الكهرباء والماء ما يستهلكه 50 ألف منزل، كما أن البصمة الكربونية للسحابة تتجاوز بالفعل البصمة الكربونية لصناعة الطيران. الائتمان عند استحقاق الائتمان - قطعت مراكز البيانات شوطا طويلا في تقليل تأثيرها البيئي. ويعود الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى سباق الاستدامة الشرس، الذي دفع الابتكار، لا سيما فيما يتعلق بالتبريد وكفاءة الطاقة. في الوقت الحاضر، ستجد مراكز البيانات في مناجم تحت الأرض ، وفي البحر ، واستخدام فرص التبريد الطبيعية الأخرى مثل تدفقات مياه المضيق البحري ، وكل ذلك لتقليل استهلاك الطاقة والمياه. المشكلة هي أن هذا ليس قابلاً للتوسع عالميًا، كما أن غليان بحارنا ليس طريقًا قابلاً للتطبيق للمضي قدمًا. إن إنشاء المزيد من مراكز البيانات ــ بغض النظر عن مدى كفاءتها ــ سوف يستمر في إحداث الفوضى في النظم البيئية المحلية وإعاقة جهود الاستدامة الوطنية والدولية. وكل ذلك في حين لا تزال تفشل في تلبية الطلب على موارد الحوسبة.فكر داخل الصندوق
… إلا إذا كانت تلك الشريحة المفردة تعمل بضعف السرعة. ولتجنب أزمة القدرات، فإن كل الآمال معلقة على تحسين البنية التحتية الرقمية، على وجه التحديد، الرقائق، والمحولات، والأسلاك، وغيرها من المكونات القادرة على تحسين سرعات البيانات وعرض النطاق الترددي في حين تستهلك طاقة أقل. اسمحوا لي أن أكرر أن تطور الذكاء الاصطناعي يعتمد على إيجاد طرق لنقل المزيد من البيانات، دون استخدام المزيد من الطاقة. في الأساس، هذا يعني شيئين. أولاً، تطوير شرائح أكثر قوة تتمحور حول الذكاء الاصطناعي. ثانيا، تعزيز سرعات نقل البيانات.1. تصميم شرائح مخصصة للذكاء الاصطناعي
البنية التحتية الرقمية الحالية ليست مناسبة بشكل خاص للتطوير الفعال لنماذج تعلم الآلة. تواجه وحدات المعالجة المركزية للأغراض العامة (CPUs)، والتي لا تزال تمثل مكونات الحوسبة الأساسية في مراكز البيانات، صعوبة في أداء المهام الخاصة بالذكاء الاصطناعي بسبب افتقارها إلى التخصص والكفاءة الحسابية. عندما يتعلق الأمر بالذكاء الاصطناعي، فإن وحدات معالجة الرسومات (GPUs) تكون أفضل بكثير بفضل قوة المعالجة الأفضل وكفاءة الطاقة الأعلى والتوازي. ولهذا السبب ينتزعها الجميع، مما أدى إلى نقص الرقائق . ومع ذلك، فإن وحدات معالجة الرسومات تصطدم حتمًا بنفس الجدار من الطوب. ولم يتم تحسينها بطبيعتها لمهام الذكاء الاصطناعي، مما يؤدي إلى إهدار الطاقة والأداء دون المستوى الأمثل في التعامل مع المتطلبات المتزايدة التعقيد والمكثفة للبيانات لتطبيقات الذكاء الاصطناعي الحديثة. ولهذا السبب تقوم شركات مثل IBM بتصميم شرائح مصممة خصيصًا لتلبية المتطلبات الحسابية للذكاء الاصطناعي والتي تعد بتحقيق أقصى قدر من الأداء مع تقليل استهلاك الطاقة والمساحة.2. تحسين القدرة على نقل البيانات
لا يوجد نموذج حديث للذكاء الاصطناعي يعمل على شريحة واحدة. بدلاً من ذلك، للحصول على أقصى استفادة من الموارد المتاحة، عليك تجميع شرائح متعددة في مجموعات. غالبًا ما تشكل هذه المجموعات جزءًا من شبكات أكبر، كل منها مصمم لمهام محددة. وبناء على ذلك، يصبح الاتصال البيني، أو النظام الذي يسهل الاتصال بين الرقائق والمجموعات والشبكات، عنصرا حاسما. وما لم يتمكن من مواكبة سرعة بقية النظام، فإنه يخاطر بالتحول إلى عنق الزجاجة الذي يعيق الأداء. إن التحديات التي تواجه أجهزة نقل البيانات تعكس التحديات التي تواجهها الرقائق: حيث يجب أن تعمل بسرعات عالية، وتستهلك الحد الأدنى من الطاقة، وتشغل أقل قدر ممكن من المساحة المادية. مع وصول الوصلات الكهربائية التقليدية بسرعة إلى حدودها من حيث عرض النطاق الترددي وكفاءة الطاقة، تتجه كل الأنظار نحو الحوسبة الضوئية - وضوئيات السيليكون، على وجه الخصوص. على عكس الأنظمة الكهربائية، تستخدم الأنظمة البصرية الضوء لنقل المعلومات، مما يوفر مزايا رئيسية في المجالات المهمة - يمكن للإشارات الضوئية أن تنتقل بسرعة الضوء وتحمل كثافة أعلى من البيانات. بالإضافة إلى ذلك، تستهلك الأنظمة البصرية طاقة أقل ويمكن أن تكون المكونات الضوئية أصغر بكثير من نظيراتها الكهربائية، مما يسمح بتصميمات شرائح أكثر إحكاما.يختبر تطبيق WhatsApp ميزة جديدة للرسائل الصوتية ذاتية التدمير
الكلمات المنطوقة هنا هي "يمكن أن يكون".
الكلمات المنطوقة هنا هي "يمكن أن يكون".
الآلام المتزايدة للتكنولوجيا المتطورة
على الرغم من أن الحوسبة الضوئية سريعة للغاية وموفرة للطاقة، إلا أنها تواجه حاليًا تحديات في التصغير والتوافق والتكلفة. يمكن أن تكون المفاتيح الضوئية والمكونات الأخرى أكبر حجمًا وأكثر تعقيدًا من نظيراتها الإلكترونية، مما يؤدي إلى تحديات في تحقيق نفس المستوى من التصغير. حتى الآن، لم نتمكن بعد من العثور على مواد يمكنها العمل كوسيط بصري فعال وقابلة للتطوير لتطبيقات الحوسبة عالية الكثافة. سيكون التبني أيضًا معركة شاقة. يتم تحسين مراكز البيانات عمومًا للعمل الإلكتروني، وليس الضوئي، وتشكل المعالجة ودمج المكونات الضوئية مع البنى الإلكترونية الحالية تحديًا كبيرًا. بالإضافة إلى ذلك، تمامًا مثل أي تقنية متطورة، لم تثبت الحوسبة الضوئية نفسها بعد في هذا المجال. هناك نقص حاد في الأبحاث المتعلقة بموثوقية المكونات الضوئية على المدى الطويل، خاصة في ظل ظروف التحميل العالي والضغط العالي النموذجية لبيئات مراكز البيانات. وفوق كل ذلك، فإن المواد المتخصصة المطلوبة في المكونات البصرية باهظة الثمن، مما يجعل الاعتماد على نطاق واسع باهظ التكلفة، خاصة بالنسبة لمراكز البيانات الأصغر حجمًا أو تلك التي لديها قيود صارمة على الميزانية. إذن، هل نتحرك بسرعة كافية لتجنب الأزمة؟ على الاغلب لا. بالتأكيد لن نتوقف عن بناء مراكز البيانات على المدى القصير. إذا كان هناك أي عزاء، فاعلم أن العلماء والمهندسين يدركون تمامًا المشكلة ويعملون بجد لإيجاد حلول لن تدمر الكوكب من خلال دفع الحدود باستمرار وتحقيق تقدم كبير في تحسين مركز البيانات، وتصميم الرقائق، وجميع جوانب الحوسبة البصرية. لقد حطم فريقي وحده ثلاثة أرقام قياسية عالمية في معدل الرموز للوصلات البينية لمراكز البيانات باستخدام تعديل الكثافة ونهج الكشف المباشر. ولكن هناك تحديات خطيرة، ومن الضروري معالجتها بشكل مباشر حتى تتمكن التقنيات الحديثة من تحقيق إمكاناتها الكاملة.حصل البروفيسور أوسكارس أوزوليش على درجة الدكتوراه. حصل على درجة البكالوريوس في الاتصالات البصرية من جامعة ريغا التقنية (لاتفيا) في عام 2013 وحصل على درجة التأهيل في الفيزياء مع تخصص في الاتصالات البصرية من معهد KTH الملكي للتكنولوجيا في عام 2021. وهو مؤلف حوالي 270 منشورًا في مجلات دولية، ومساهمات في مؤتمرات، ومدعوًا محادثات/برامج تعليمية/مفاتيح/ محاضرات، وبراءات الاختراع، وفصول الكتب. يمكنك متابعته على LinkedIn هنا .
التسميات
شروحات