AI veri merkezlerini nükleer soğutma teknolojisiyle nasıl daha verimli hale getirebiliriz?

Geçtiğimiz on yılda yapay zeka (AI) teknolojilerinin hızla gelişmesiyle birlikte veri merkezlerine olan talep de patlama yaşadı. ABD Enerji Araştırma Enstitüsü’nün tahminlerine göre, veri merkezlerinin toplam elektrik tüketimindeki payı 2030 yılına kadar ülkedeki elektriğin %9 ila %17’sine ulaşacak. Günümüzde ise veri merkezlerinde harcanan elektriğin yaklaşık üçte biri, AI modellerini çalıştıran çiplerin soğutulmasına gidiyor.

Bu büyük enerji tüketimini azaltma amacıyla kurulan Ferveret adlı startup, nükleer mühendislik alanında uzmanlaşmış isimler tarafından hayata geçirildi. MIT mezunu Reza Azizian ve nükleer bilimler profesörü Matteo Bucci’nin öncülük ettiği şirket, nükleer reaktörlerden ilham alan ve su kullanmadan çalışan bir soğutma sistemi geliştiriyor. Bu yenilikçi yaklaşım, veri merkezlerinin hem enerji verimliliğini artırmayı hem de çevresel etkilerini azaltmayı hedefliyor.

Nükleer reaktörlerden ilham alan soğutma teknolojisi

Ferveret’in Adaptive Phase Cooling (APC) adı verilen sistemi, bilgisayar sunucularını özel bir sıvı içerisine daldırarak çalışıyor. Bu sıvı, geleneksel hava soğutmaya kıyasla ısıyı çok daha verimli bir şekilde emme kapasitesine sahip. Sistemdeki en önemli fark ise kabarcıkların boyutu: Ferveret’in yöntemi, sunucu yüzeyinde diğer sıvı soğutma sistemlerine göre çok daha küçük kabarcıklar oluşturuyor. Bu küçük kabarcıklar daha sık ayrışarak ısı transferini hızlandırıyor ve böylece sistemin genel verimliliğini artırıyor.

Şirket, CleanSpark, FuriosaAI ve Switch gibi sektörün önde gelen isimleriyle iş birlikleri yürütüyor. UCLA’daki bir çalışmada, Ferveret’in APC sistemi, mevcut en gelişmiş sıvı soğutma çözümlerine kıyasla %15 oranında daha fazla hesaplama gücü verimliliği sağladığı ortaya çıktı. Bu iyileştirmenin yanı sıra şirketin güç kontrol sistemiyle birleştirildiğinde, veri merkezlerinin aynı güç miktarıyla AI modellerinden %35 daha fazla token (metin veya veri parçacıkları) üretmesine olanak tanıyor.

Azizian, "Amacımız veri merkezlerini mümkün olduğunca sürdürülebilir hale getirmek ve her bir watt’ı token üretmek gibi en faydalı çıktıya dönüştürmek" diyor. "Sistemimiz daha güçlü çiplerin çalıştırılmasını sağlıyor, veri merkezlerinin çok daha az enerji israf etmesine yardımcı oluyor ve tüm bunları hiç su tüketmeden gerçekleştiriyor."

Nükleer mühendislikten AI soğutmasına geçiş

Azizian ve Bucci’nin yollarının kesişmesi 2013 yılında MIT’de doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştıkları dönemde gerçekleşti. O dönemde nükleer reaktörlerde ısı transferi üzerine ortak araştırmalar yürüten ikili, Azizian’ın endüstriye geçiş yapmasıyla farklı alanlara yöneldi. Azizian sırasıyla Microsoft’un HoloLens artırılmış gerçeklik kulaklığı ve Nvidia’da grafik işlem birimleri (GPU) üzerinde çalıştı. Bu süreçte AI modellerini eğitmek ve çalıştırmak için kullanılan güçlü çiplerin soğutulması konusunda ciddi bir verimsizlik olduğunu fark etti.

Azizian, 2017 yılında ilk kez bir veri merkezini ziyaret ettiğinde, binayı dolduran devasa ve gürültülü fanlar karşısında şaşkınlığa uğradı. "Aman Tanrım, tesisleri bu şekilde soğutmak doğru değil" diye düşündüğünü ifade ediyor. Hava soğutmanın veri merkezlerinin elektrik tüketiminin yaklaşık %40’ını oluşturduğuna dikkat çeken Azizian, "Performansı etkilemediği için kimse 50 yıllık bir soğutma teknolojisinin kullanılmasından rahatsız olmuyordu" diyor.

Bu deneyimden sonra Azizian, Bucci ile nükleer reaktörlerdeki ısı transferini optimize etme bilgilerini veri merkezlerine uygulama fikrini tartışmaya başladı. Nükleer reaktörlerde yapılan araştırmalar, ısı transferinin reaktör çekirdeğinden ne kadar fazla enerji elde edileceğini doğrudan etkilediğini gösteriyor.

Azizian, "Isı transferi ne kadar iyi olursa, reaktör çekirdeğinden o kadar fazla enerji elde edersiniz ve bu da doğrudan gelire dönüşür" diye açıklıyor.

İkilinin Ferveret’i kurması 2021 yılında gerçekleşti. O günden bu yana AI patlamasıyla birlikte çiplerin üzerindeki bileşen sayısı giderek artarken, sınırlı güç kaynaklarından en fazla hesaplama kapasitesini elde etme ihtiyacı da büyüdü. Bu durum veri merkezlerini sıvı soğutma sistemlerine yönlendirdi. Geleneksel yöntemler genellikle çipleri kaynayana kadar ısıtan ve ardından buharlaşan sıvılar kullanıyor. Bu süreçte oluşan kabarcıkların yeniden sıvılaştırılması ve sistem basıncının kontrol altında tutulması gerekiyor.

Ferveret’in sistemi ise nükleer reaktörlerde kullanılan 'aşırı soğutulmuş kaynama' yönteminden esinleniyor. Düşük kaynama noktasına sahip ve toksik PFAS kimyasalları içermeyen bir sıvı kullanıyor. Çip yüzeyinde oluşan küçük kabarcıklar daha sık ayrışarak hızlı bir şekilde yeniden yoğunlaşır ve böylece ısı transferi süreci hızlanır. Ferveret’in sunduğu APC sistemi, her bir sunucunun yer aldığı küçük kutulardan oluşuyor. Kurucular, modüler tasarımın sistemin konuşlandırılmasını kolaylaştırdığını ve bakım süreçlerini basitleştirdiğini vurguluyor.

Azizian, "Fizik kuralları bize geçmişte mümkün olmayan form faktörlerine ulaşmamızı sağlıyor" diyor. "Çoğu sıvı soğutma çözümü, sunucuların büyük tanklara daldırıldığı büyük sistemlerdir. Biz ise sunucuları barındıran daha küçük, modüler raf sistemleri sunuyoruz. Bu tasarım mevcut altyapıya uyum sağlayarak teknolojimizin daha kolay benimsenmesini kolaylaştırıyor."

Ferveret aynı zamanda her bir sunucuya gerçek zamanlı olarak güç ayarlaması yapabilen bir kontrol yazılımı da sunuyor. Bu yazılım sayesinde veri merkezleri, enerji tüketimini optimize ederken performans kayıplarını en aza indiriyor.

Geleceğin veri merkezleri için umut verici bir adım

AI’nin hızla gelişmeye devam etmesiyle birlikte veri merkezlerinin enerji tüketiminin de artması kaçınılmaz görünüyor. Ferveret’in nükleer mühendislikten ilham alan yaklaşımı, bu alanda önemli bir boşluğu doldurabilir. Su tüketmeyen ve geleneksel soğutma yöntemlerine kıyasla çok daha verimli olan bu sistem, sektörün sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmasına yardımcı olabilir. Gelecekte veri merkezlerinin sadece daha güçlü AI modellerini çalıştırmakla kalmayıp, aynı zamanda çevre dostu ve enerji verimli tesisler haline gelmesi bekleniyor. Ferveret’in teknolojisi, bu dönüşümde kilit bir rol oynayabilir ve AI’nin geleceğini şekillendiren isimlerden biri haline gelebilir.