AI hướng ra đại dương để giải bài toán trung tâm dữ liệu

Theo giới nghiên cứu, trung tâm dữ liệu dưới nước có thể giúp giảm sử dụng đất, tiết kiệm nước ngọt và nâng cao hiệu quả làm mát. Ảnh: iStock/imaginima

Các trung tâm dữ liệu dưới nước, trên nền tảng nổi ngoài khơi hay sử dụng trực tiếp nước biển để làm mát đang được thử nghiệm tại nhiều quốc gia. Tuy nhiên, giải pháp này cũng đặt ra những câu hỏi không nhỏ về bảo trì, chi phí, quản lý và đặc biệt là tác động đối với hệ sinh thái biển.

AI đang tạo ra một làn sóng đầu tư mạnh mẽ vào hạ tầng trung tâm dữ liệu trên toàn cầu. Những mô hình AI ngày càng lớn đòi hỏi năng lực tính toán cao hơn, kéo theo nhu cầu xây dựng các cơ sở có quy mô lớn, tiêu thụ lượng điện đáng kể và cần một lượng nước lớn cho hệ thống làm mát.

Những áp lực đó đang khiến các nhà phát triển tìm kiếm những lựa chọn khác với các trung tâm dữ liệu truyền thống trên đất liền. Đại dương đang nổi lên như một không gian tiềm năng, nhờ khả năng cung cấp nguồn nước làm mát dồi dào và cơ hội kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo như gió ngoài khơi, điện mặt trời và năng lượng thủy triều.

Theo giới nghiên cứu, trung tâm dữ liệu dưới nước có thể giúp giảm sử dụng đất, tiết kiệm nước ngọt và nâng cao hiệu quả làm mát. Tuy nhiên, việc đưa máy chủ xuống biển không thể tự động giải quyết các vấn đề về năng lượng và phát thải carbon. Thậm chí, nó có thể tạo ra những rủi ro môi trường mới.

TỪ THỬ NGHIỆM CỦA MICROSOFT ĐẾN LÀN SÓNG MỚI

Năm 2015, Microsoft khởi động dự án nghiên cứu nhằm đánh giá tính khả thi, lợi ích và những thách thức của trung tâm dữ liệu dưới nước. Một trong những thử nghiệm đáng chú ý nhất được thực hiện vào năm 2018, khi Microsoft đặt một trung tâm dữ liệu chống nước dưới đáy biển, gần quần đảo Orkney của Scotland. Cơ sở này chứa 864 máy chủ và được kết nối với đất liền bằng cáp ngầm

Sau hai năm vận hành, Microsoft cho biết tỷ lệ máy chủ gặp sự cố tại trung tâm dữ liệu dưới nước chỉ bằng khoảng 1/8 so với các máy chủ tại những trung tâm dữ liệu trên đất liền có quy mô tương đương.

Microsoft cho rằng một trong những nguyên nhân có thể là môi trường dưới nước kín giúp thiết bị ít tiếp xúc với oxy, độ ẩm và những biến động nhiệt độ. Máy chủ cũng ít chịu tác động từ hoạt động của con người, chẳng hạn rung lắc khi nhân viên tiếp cận để thay thế linh kiện bị hỏng.

Tuy nhiên, Microsoft đã kết thúc dự án vào năm 2024 và không tiếp tục xây dựng thêm trung tâm dữ liệu dưới nước. Công ty không công bố nguyên nhân cụ thể. Một số phân tích cho rằng những trở ngại về quy định, trong đó có yêu cầu cấp phép môi trường, cũng như nhu cầu nâng cấp và thay thế thiết bị nhanh chóng có thể là những yếu tố khiến Microsoft chuyển hướng.

Thay vào đó, hãng tập trung vào các trung tâm dữ liệu trên đất liền, nơi có thể xây dựng quy mô lớn hơn, dễ mở rộng và thuận tiện hơn cho việc sửa chữa, bảo trì hoặc thay thế thiết bị.

Dù vậy, ý tưởng đưa hạ tầng điện toán ra đại dương không biến mất. Một số quốc gia và doanh nghiệp đang tiếp tục thử nghiệm những mô hình mới.

Trung Quốc đã xây dựng cơ sở có thể là trung tâm dữ liệu dưới nước chạy bằng năng lượng gió đầu tiên trên thế giới tại Thượng Hải. Dự án được đưa vào vận hành từ tháng 6/2025 và bắt đầu hoạt động thương mại đầy đủ vào tháng 5/2026.

Với tổng vốn 226 triệu USD, trung tâm này sử dụng nước biển làm chất làm mát, qua đó giảm nhu cầu sử dụng điện cho hệ thống làm lạnh. Theo thông tin từ dự án, mức tiêu thụ điện thấp hơn ít nhất 30% so với trung tâm dữ liệu truyền thống. Việc kết hợp với các tua-bin gió ngoài khơi cũng giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và cắt giảm phát thải carbon.

Nhật Bản lại đang thử nghiệm mô hình trung tâm dữ liệu đặt trong các container trên nền tảng nổi ngoài biển. Cách tiếp cận này cho phép tận dụng nước biển để làm mát, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để lắp đặt các tấm pin mặt trời và tua-bin gió mà không bị hạn chế bởi quỹ đất.

Năm 2025, một trung tâm dữ liệu đặt trong các container vận chuyển đã được triển khai trên một nền tảng nổi gần Yokohama. Nguồn điện đến từ các tấm pin mặt trời lắp đặt ngay trên nền tảng, trong khi hệ thống pin đảm nhiệm việc lưu trữ năng lượng. Hoạt động thử nghiệm dự kiến kéo dài đến tháng 3/2027.

Singapore cũng đang tiến tới mô hình trung tâm dữ liệu nổi ở quy mô thương mại. Năm 2026, công ty hạ tầng Keppel bắt đầu xây dựng một trung tâm dữ liệu nổi cao 4 tầng, dự kiến hoạt động từ năm 2028.

Dự án sử dụng nước biển để làm mát, qua đó giảm sự phụ thuộc vào nước đã qua xử lý và nâng cao hiệu quả làm mát. Quan trọng hơn, việc đặt cơ sở trên nền tảng nổi giúp trung tâm dữ liệu không chiếm dụng quỹ đất vốn rất hạn chế của Singapore.

Tại Hàn Quốc, thành phố Ulsan bắt đầu lên kế hoạch xây dựng một trung tâm dữ liệu dưới nước vào năm 2025. Cơ sở này có khả năng chứa hơn 100.000 máy chủ và được kỳ vọng tiêu thụ ít hơn 30% năng lượng so với trung tâm dữ liệu trên đất liền nhờ sử dụng nước biển để làm mát.

Tại Mỹ, DeepGreen Western Passage đề xuất xây dựng một trung tâm dữ liệu AI dạng tàu ngầm tại vịnh Fundy, bang Maine. Cơ sở này dự kiến sử dụng năng lượng từ các tua-bin thủy triều, khai thác dòng thủy triều mạnh tại khu vực.

Không nhất thiết phải đưa trung tâm dữ liệu xuống nước, một số doanh nghiệp cũng đang tận dụng nước biển để làm mát các cơ sở trên đất liền. Tại Bồ Đào Nha, trung tâm dữ liệu AI SIN01 ở Sines sử dụng nước biển từ Đại Tây Dương để làm mát máy chủ trước khi trả nước trở lại đại dương.

GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN, NƯỚC VÀ ĐẤT ĐAI

Việc kết hợp với năng lượng tái tạo ngoài khơi cũng mở ra khả năng giảm phụ thuộc vào điện từ lưới và nhiên liệu hóa thạch. Các nền tảng nổi có thể tích hợp đồng thời pin mặt trời, tua-bin gió và hệ thống lưu trữ năng lượng, trong khi các trung tâm dữ liệu đặt dưới nước có thể tận dụng nhiệt độ tương đối ổn định của môi trường biển.

Quỹ đất cũng là một lợi thế đáng kể. Một cuộc thăm dò của Gallup vào tháng 3/2026 cho thấy 70% người Mỹ phản đối việc xây dựng trung tâm dữ liệu AI trong cộng đồng nơi họ sinh sống. Trong khi đó, các trung tâm dữ liệu đang ngày càng cần những khu đất rộng để mở rộng công suất.

Đưa một phần hạ tầng ra biển có thể giúp giảm xung đột về sử dụng đất và hạn chế tác động trực tiếp đến cộng đồng dân cư. Hơn một nửa dân số thế giới hiện sống trong phạm vi khoảng 193 km tính từ bờ biển. Vì vậy, các trung tâm dữ liệu ngoài khơi hoặc dưới nước vẫn có thể được đặt tương đối gần các khu vực có nhu cầu sử dụng dịch vụ số cao, giúp duy trì tốc độ kết nối và giảm độ trễ.

Tuy nhiên, lợi ích này đi kèm với một điểm yếu rất lớn: bảo trì. Nếu một máy chủ gặp sự cố dưới nước, kỹ thuật viên không thể đơn giản tiếp cận và thay thế linh kiện như tại một trung tâm dữ liệu trên đất liền.

Trong nhiều trường hợp, toàn bộ mô-đun trung tâm dữ liệu kín có thể phải được đưa lên mặt nước chỉ để sửa chữa một thiết bị. Điều này có thể làm tăng chi phí vận hành, kéo dài thời gian khắc phục sự cố và đặt ra yêu cầu cao hơn về độ tin cậy của thiết bị. Đối với các hệ thống AI, nơi nhu cầu nâng cấp chip, máy chủ và thiết bị tính toán diễn ra rất nhanh, đây có thể là một trở ngại quan trọng.

ĐẠI DƯƠNG CÓ TRỞ THÀNH “BIÊN GIỚI” ĐIỆN TOÁN MỚI?

Thách thức lớn nhất đối với trung tâm dữ liệu trên đại dương có lẽ không nằm ở công nghệ mà ở môi trường. Việc sử dụng nước biển để làm mát đồng nghĩa với việc một lượng nước có nhiệt độ cao hơn sẽ được trả trở lại môi trường. Nước ấm hoặc nóng có thể ảnh hưởng đến hàm lượng oxy, độ pH và các sinh vật biển xung quanh khu vực xả.

Tại một số trung tâm dữ liệu trên biển đang hoạt động, tác động này đã được ghi nhận. HiCloud, nhà thầu kỹ thuật của trung tâm dữ liệu dưới nước tại Hải Nam, Trung Quốc, cho biết nhiệt độ nước biển gần cơ sở tăng chưa đến 1 độ C. Trung tâm dữ liệu SIN01 ở Sines, Bồ Đào Nha, cũng trả nước biển trở lại đại dương với nhiệt độ cao hơn khoảng 1 độ C.

Một mức tăng nhiệt tưởng như nhỏ vẫn có thể trở thành vấn đề nếu nhiều trung tâm dữ liệu tập trung trong cùng một khu vực. Nhiều loài sinh vật biển phụ thuộc vào nhiệt độ nước ổn định để sinh sản, kiếm ăn và di cư. Do đó, nhiệt lượng thải ra từ nhiều cơ sở có thể tạo nên hiện tượng “ô nhiễm nhiệt” cục bộ, từ đó làm thay đổi điều kiện sống và cấu trúc của hệ sinh thái biển.

Đây là vấn đề đáng lưu ý bởi đại dương vốn đang chịu sức ép lớn từ biến đổi khí hậu, ô nhiễm và khai thác quá mức. UNESCO ước tính khoảng 60% hệ sinh thái biển trên thế giới đã bị suy thoái hoặc đang được khai thác theo cách không bền vững.

Đồng thời, đại dương cũng đang nóng lên cùng với khí quyển. Nhiệt độ tăng đã gây sức ép lên các rạn san hô, rừng ngập mặn, thảm cỏ biển và nhiều mắt xích trong mạng lưới thức ăn của đại dương. Trong bối cảnh đó, việc bổ sung thêm nguồn nhiệt nhân tạo từ hàng loạt trung tâm dữ liệu có thể làm gia tăng áp lực đối với những hệ sinh thái vốn đã mong manh.

Một nghịch lý khác cũng có thể xuất hiện: khi nhiệt độ nước biển tiếp tục tăng, nước biển tại một số khu vực sẽ trở nên kém hiệu quả hơn trong việc làm mát thiết bị điện tử. Điều này có thể làm giảm một trong những lợi thế quan trọng nhất của trung tâm dữ liệu dưới nước.

Vì vậy, đưa trung tâm dữ liệu ra đại dương không đơn thuần là một bài toán công nghệ. Đây còn là bài toán về quy hoạch không gian biển, cấp phép môi trường, quản lý tài nguyên, năng lượng và trách nhiệm của doanh nghiệp đối với hệ sinh thái.

Các trung tâm dữ liệu dưới nước có thể giúp AI tiếp tục mở rộng trong khi giảm một phần áp lực lên đất đai, năng lượng và nguồn nước ngọt. Nhưng để trở thành một giải pháp bền vững, mô hình này phải chứng minh được rằng lợi ích về hiệu quả sử dụng tài nguyên không đánh đổi bằng những tác động môi trường mới.

Câu hỏi lớn hơn vì thế không phải là liệu đại dương có thể trở thành “biên giới” điện toán tiếp theo của AI hay không, mà là liệu con người có thể khai thác không gian này mà không biến nó thành một “điểm nóng” môi trường mới.