La inteligencia artificial (IA) está de moda en este momento. También están de moda: los centros de datos que impulsan la tecnología. Y se necesita mucha energía para mantener frescos estos centros.
El problema no hará más que crecer a medida que las computadoras y dispositivos de alta potencia basados en inteligencia artificial se vuelvan comunes. Es por eso que el investigador Chanwoo Park de la Universidad de Missouri está desarrollando un nuevo tipo de sistema de enfriamiento 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 el problema del mañana
Los centros de datos son grandes instalaciones llenas de servidores que contienen chips de computadora que almacenan y procesan datos. Básicamente, son grandes centros informáticos que albergan 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 mantener los equipos frescos. A medida que aumente la demanda de centros de datos, se necesitará aún más energía.
Para aliviar 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 recaudó recientemente alrededor de $1,65 millones de dólares de la iniciativa, conocida como COOLERCHIPS.
Actualmente, los centros de datos se enfrían mediante ventiladores impulsados por aire o mediante líquido que elimina 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 vaporizar un líquido en una capa delgada y porosa. Cuando se necesita menos refrigeración, el sistema puede funcionar pasivamente sin utilizar energía. Incluso en modo activo, donde se utiliza una bomba, ésta consume sólo una cantidad insignificante de energía.
“El líquido se mueve en diferentes direcciones y se evapora sobre una fina superficie metálica”, dijo Park. “Utilizando esta superficie de ebullición, podemos lograr una transferencia de calor altamente eficiente con una baja resistencia térmica”.
El sistema también incluye una bomba mecánica que se activa sólo cuando es necesario para absorber el exceso de calor.
Las pruebas preliminares muestran que las técnicas de enfriamiento de dos fases reducen significativamente la cantidad de energía necesaria para mantener los dispositivos fríos.
El equipo ahora está construyendo el sistema de enfriamiento, diseñado para conectarse y desconectarse fácilmente dentro del rack del servidor. Park espera que estén en uso en la próxima década, justo cuando las computadoras impulsadas por IA 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 los objetivos del Centro para la Innovación Energética, un edificio que se está construyendo en el campus para ayudar a los investigadores interdisciplinarios a abordar los desafíos que presentan las crecientes preocupaciones energéticas y se pueden permitir avances rápidos en la IA. La idea es aprovechar la tecnología avanzada para mejorar la producción, el almacenamiento y la eficiencia de la energía.
“El centro nos permitirá explorar ideas e innovaciones adicionales en torno a procesos de ahorro de energía”, afirmó Park. “Se trata de cuestiones complejas que requieren diferentes áreas de especialización. Espero colaboraciones futuras”.
