Trung Quốc tìm lời giải năng lượng cho AI dưới đáy biển

Cách bờ biển Thượng Hải khoảng 10 km, một công trình thép cao 32 m nổi trên mặt biển Hoa Đông. Bên dưới là khoang máy chủ hình trụ đặt chìm dưới nước, nằm cạnh hơn 50 tua-bin điện gió ngoài khơi.

Công ty Công nghệ Trung tâm Dữ liệu Thâm Quyến HiCloud, đơn vị phát triển dự án, cho biết đây là trung tâm dữ liệu dưới nước đầu tiên trên thế giới được cấp điện trực tiếp từ trang trại điện gió ngoài khơi.

Hệ thống tận dụng nước biển để làm mát tự nhiên, gần như không sử dụng nước ngọt và đạt chỉ số hiệu quả sử dụng điện (PUE) 1,15 - mức thuộc nhóm cao nhất của ngành.

Dự án không chỉ là một công trình kỹ thuật mà còn là bước thử nghiệm trong chiến lược “hiệp đồng điện toán” mà Trung Quốc đang thúc đẩy.

Trung tâm dữ liệu dưới nước của HiCloud. (Ảnh: HiCloud)

Trong bối cảnh AI phát triển nhanh, nhu cầu điện cho các trung tâm dữ liệu tăng mạnh khiến việc tìm kiếm nguồn năng lượng ổn định, chi phí thấp và phát thải thấp trở thành ưu tiên của nhiều địa phương và doanh nghiệp công nghệ.

Điều này thể hiện rõ nhất ở đặc khu Lingang tại Thượng Hải, vốn tập trung nhiều trung tâm dữ liệu và doanh nghiệp AI. Trong 5 tháng đầu năm, lượng điện tiêu thụ tại đây tăng gần 30%, chủ yếu do các trung tâm dữ liệu.

Đến cuối năm, năng lực tính toán AI của Lingang dự kiến tăng gấp đôi so với mức 40 EFLOPS của năm ngoái. 1 EFLOPS tương đương với 1 tỷ tỷ phép toán dấu phẩy động mỗi giây, đây là tiêu chuẩn để đánh giá khả năng tính toán của các siêu máy tính hiện đại.

Để đáp ứng nhu cầu, số lượng trạm biến áp cao thế trong khu vực đã tăng gấp đôi chỉ sau một năm, trong khi chính quyền địa phương cũng dành hàng triệu nhân dân tệ hỗ trợ các dự án điện toán.

Đưa máy chủ xuống đáy biển

Việc đặt trung tâm dữ liệu dưới nước giúp tận dụng khả năng làm mát tự nhiên của đại dương, qua đó giảm đáng kể điện năng dành cho hệ thống điều hòa và tiết kiệm quỹ đất.

Một người tham gia dự án cho biết trung tâm dữ liệu dưới nước đóng vai trò bổ sung cho các cơ sở trên bờ, cung cấp dịch vụ điện toán có độ trễ chỉ vài mili giây cho các khách hàng như China Telecom - một trong nhà nhà mạng viễn thông lớn nhất Trung Quốc.

Thiết kế hiện nay gồm một nền nổi đặt thiết bị điện và khoang máy chủ nặng gần 2.000 tấn dưới biển, khắc phục hạn chế của dự án thử nghiệm tại Hải Nam năm 2020. Khi đó, toàn bộ hệ thống được đặt dưới nước nên mỗi lần bảo trì đều phải huy động tàu công trình chuyên dụng, khiến chi phí vận hành tăng cao.

Phiên bản mới giảm đáng kể chi phí bảo trì, đồng thời sử dụng ba nguồn điện dự phòng gồm điện gió ngoài khơi, lưới điện quốc gia và máy phát diesel nhằm bảo đảm hoạt động liên tục.

Tuy nhiên, dự án vẫn gặp rào cản về cơ chế. Dù kết nối trực tiếp với trang trại điện gió, trung tâm dữ liệu vẫn phải mua điện thông qua lưới điện quốc gia với giá khoảng 0,75 nhân dân tệ/kWh , cao hơn hơn hai lần so với giá điện nếu được mua trực tiếp từ nhà máy điện gió.

Các chuyên gia trong ngành nhận định, nếu Trung Quốc cho phép cơ chế mua bán điện trực tiếp giữa đơn vị phát điện và khách hàng, chi phí của giai đoạn hai dự án có thể giảm đáng kể.

Trung tâm dữ liệu dưới nước HiCloud lấy điện từ trang trại điện gió ngoài khơi Thượng Hải, trên Biển Hoa Đông. (Ảnh: HiCloud)

Chuyển dữ liệu về phía tây

Bên cạnh việc xây trung tâm dữ liệu dưới biển, Trung Quốc cũng thử nghiệm điều phối các tác vụ AI giữa các vùng để giảm áp lực cho lưới điện.

Cuối tháng 5, China Telecom chuyển thử các tác vụ điện toán từ Lingang đến trung tâm điện toán xanh tại thành phố Karamay, khu tự trị Tân Cương, cách hơn 4.000 km về phía Tây Bắc

Đây là một phần của chiến lược “Dữ liệu phía Đông - Điện toán phía Tây”, nhằm chuyển bớt nhu cầu tính toán từ khu vực duyên hải đông dân sang miền Tây, nơi có quỹ đất rộng và nguồn năng lượng tái tạo dồi dào.

Ông Yuan Xiaoyang, Giám đốc Cơ sở hạ tầng và điện lực của China Telecom tại Lingang, cho biết việc điều phối này giúp trung tâm dữ liệu tại Thượng Hải giảm khoảng 75% phụ tải điện tại chỗ. Hệ thống cũng có thể tự động chuyển đổi tác vụ giữa các nền tảng phần cứng khác nhau, từ bộ xử lý Huawei sang GPU Nvidia.

Tuy nhiên, ông Yuan thừa nhận rằng việc phân bổ điện năng xuyên tỉnh này vẫn chủ yếu mang tính thử nghiệm. Để triển khai rộng rãi, Trung Quốc cần xây dựng cơ chế định giá điện và dịch vụ điện toán linh hoạt hơn, đồng thời giải quyết tình trạng thiếu chip AI hiệu năng cao.

Lưu trữ năng lượng AI

Trên đất liền, các trung tâm dữ liệu cũng đang triển khai hệ thống lưu trữ pin quy mô lớn và các mô hình trí tuệ nhân tạo để giảm chi phí.

SenseTime, một trong những công ty tiên phong trong lĩnh vực thị giác máy tính và học sâu, đã triển khai hệ thống lưu trữ năng lượng công suất 18 MW tại trung tâm dữ liệu ở Lingang, trong khi một số doanh nghiệp khác sử dụng hệ thống pin Megapack của Tesla.

Tại Thượng Hải, giá điện giờ cao điểm cao gấp khoảng 4,6 lần so với giờ thấp điểm. SenseTime sử dụng mô hình AI để dự báo nhu cầu tính toán theo thời gian thực.

Khi dự báo khối lượng xử lý tăng, hệ thống sẽ chủ động xả điện từ pin hoặc điều chỉnh hệ thống làm mát nhằm giữ công suất lấy từ lưới điện dưới ngưỡng phát sinh phụ phí

Theo Zhang Xu, Giám đốc vận hành SenseTime tại Lingang, giải pháp kết hợp giữa AI và hệ thống lưu trữ năng lượng giúp doanh nghiệp giảm khoảng 7% chi phí điện mỗi năm.

Ông cho biết khi Thượng Hải chuyển sang thị trường điện giao ngay với giá thay đổi mỗi 15 phút, AI sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong quản lý năng lượng.

“Mục tiêu cuối cùng là tính toán chính xác lượng điện và chi phí để tạo ra từng token do AI sinh ra, từ đó thiết lập chuẩn mới về hiệu quả sản xuất trong kỷ nguyên AI”, ông nói.