La Inteligencia Artificial (IA) está de moda en este momento. También están de moda: los centros de datos que impulsan la tecnología. Y mantener frescos estos centros requiere mucha energía.
El problema aumentará a medida que las computadoras y dispositivos de alta potencia basados en inteligencia artificial se vuelvan comunes. Por eso, el investigador de la Universidad de Missouri, Chanwoo Park, está desarrollando un nuevo tipo de sistema de refrigeración que promete reducir drásticamente la demanda de energía.
“La refrigeración y la fabricación de chips van de la mano”, afirmó Park, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Facultad de Ingeniería de Mizzou. “Sin una refrigeración adecuada, los componentes se sobrecalientan y fallan. Los centros de datos energéticamente eficientes serán clave para el futuro de la informática con IA”.
Resolviendo los problemas del mañana
Los centros de datos son enormes instalaciones llenas de servidores que contienen chips de computadora que almacenan y procesan datos. Son esencialmente centros informáticos gigantes que albergan los servidores que ejecutan sitios web, aplicaciones móviles y datos desde la nube.
También tienen hambre de poder. En 2022, los centros de datos consumirán más del 4% de toda la electricidad en EE. UU., y el 40% de esa energía se gastará en equipos de refrigeración. A medida que aumente la demanda de los centros de datos, se necesitará más energía.
Para mitigar esto, el Departamento de Energía de EE. UU. ha otorgado más de 40 millones de dólares a investigadores para encontrar nuevas formas de enfriar los centros de datos. Park recibió recientemente alrededor de 1,65 millones de dólares de esa empresa, conocida como COOLERCHIPS.
Actualmente, los centros de datos se enfrían con ventiladores que mueven aire o fluidos que alejan el calor de los bastidores de computadoras.
Park y su equipo están desarrollando un sistema de enfriamiento de dos fases diseñado para eliminar eficientemente el calor de los chips del servidor mediante un cambio de fase, como hervir un líquido hasta convertirlo en vapor en una capa delgada y porosa. El sistema puede funcionar pasivamente sin consumir energía si se requiere menos refrigeración. Incluso en modo activo, donde se utiliza una bomba, ésta consume sólo una cantidad insignificante de energía.
“El líquido va en diferentes direcciones y se evapora en una fina superficie metálica”, dijo Park. “Utilizando esta superficie de ebullición, pudimos lograr una transferencia de calor muy eficiente con una baja resistencia térmica”.
El sistema también incluye una bomba mecánica que se activa para absorber más calor sólo cuando es necesario.
Las pruebas preliminares muestran que las técnicas de enfriamiento de dos fases reducen en gran medida la cantidad de energía necesaria para mantener el equipo fresco.
El equipo ahora está desarrollando sistemas de refrigeración, diseñados para conectarse y desconectarse fácilmente entre bastidores de servidores. Park espera que las computadoras impulsadas por IA se utilicen en la próxima década a medida que se generalicen.
“Eventualmente habrá limitaciones bajo el sistema de enfriamiento actual, y eso es un problema”, dijo Park. “Estamos tratando de adelantarnos a la curva y tener algo listo y disponible para el futuro de la computación con IA. Es un sistema de enfriamiento futurista”.
El trabajo de Park se alinea con la misión del Centro para la Innovación Energética, creando un edificio en el campus donde los investigadores interdisciplinarios puedan abordar los desafíos presentados por las crecientes preocupaciones energéticas y el rápido crecimiento de la IA. La idea es utilizar tecnología avanzada para optimizar la producción, el almacenamiento y la eficiencia de la energía.
“El centro nos permitirá explorar ideas e innovaciones adicionales en torno a procesos energéticamente eficientes”, dijo Park. “Se trata de cuestiones complejas que requieren experiencia en diferentes áreas. Espero con interés futuras colaboraciones”.