Nhu cầu về trung tâm dữ liệu đã tăng mạnh trong 5 năm qua với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo. Khi các công ty công nghệ cạnh tranh vì tương lai của AI, họ cũng đang đầu tư mạnh vào việc xây dựng các cơ sở mới sẽ cung cấp năng lượng cho công nghệ tính toán khét tiếng và sử dụng nhiều tài nguyên.
Theo Đánh giá công nghệ MIT, hiện có hơn 3.000 trung tâm dữ liệu đã được xác nhận trên khắp Hoa Kỳ chứa các máy chủ và hệ thống làm mát phụ kiện do các công ty công nghệ và điện toán đám mây điều hành. MỘT báo cáo từ McKinsey dự báo khoản đầu tư 5,2 nghìn tỷ USD vào cơ sở hạ tầng AI vào năm 2030, với 15% trong số đó dành cho các nhà xây dựng để phát triển đất đai, vật liệu và địa điểm.
Không có gì đáng ngạc nhiên khi các công ty kiến trúc lớn đã nhanh chóng phát triển kiến thức chuyên môn theo ngành cụ thể trong việc xây dựng trung tâm dữ liệu. Mặc dù nhiều hoạt động từ lâu đã duy trì các bộ phận trung tâm dữ liệu chuyên dụng, nhưng các nhóm này đã tăng lợi nhuận khi lợi ích công nghệ và bất động sản hợp nhất để xây dựng lớn hơn.
Sự gia tăng sử dụng AI gần đây đã khiến các trung tâm dữ liệu trở thành một doanh nghiệp mang lại nhiều lợi nhuận cho các kiến trúc sư. Năm 2020, Corgan và HDR đứng đầu Thiết kế xây dựng + Xây dựngdanh sách hàng năm của các công ty kiến trúc trong lĩnh vực trung tâm dữ liệu, lần lượt kiếm được khoảng 61 triệu USD và 34 triệu USD từ các dự án trung tâm dữ liệu của họ. Năm 2024, danh sách tương tự đã báo cáo rằng Corgan đã tăng hơn gấp đôi lợi nhuận của mình, đạt khoảng 135 triệu USD, trong khi HDR tăng gấp bốn lần, với thu nhập 130 triệu USD.
Số phận rõ ràng của AI
Tom Widawsky, nhà thiết kế trung tâm dữ liệu và hiệu trưởng kỹ thuật tại HDR, giải thích với MỘT rằng động lực đằng sau sự tăng trưởng của thị trường nằm ở các công ty siêu quy mô hoặc các công ty như Google, Meta, Microsoft và Amazon, những công ty cung cấp dịch vụ điện toán đám mây và quản lý dữ liệu cho những khách hàng yêu cầu hoạt động cực kỳ mạnh mẽ. Đúng như tên gọi của nó, công cụ siêu quy mô cung cấp cơ sở hạ tầng đám mây cho phép phần mềm mở rộng quy mô và phát triển theo nhu cầu, một quy trình yêu cầu các trung tâm dữ liệu có diện tích ít nhất là 10.000 feet vuông, với khả năng chứa hơn 5.000 máy chủ riêng lẻ. Widawsky nói: “AI vẫn đang trong giai đoạn mà họ gọi là giai đoạn thu thập suy luận. Các công ty này đang “cạnh tranh để bắt đầu các giai đoạn tiếp theo về những gì họ sẽ làm và cách thức họ thực sự chuyển sang chế độ ứng dụng”.
Do nhu cầu về năng lượng và khả năng kết nối, các trung tâm dữ liệu thường được xây dựng ở những nơi có mạng cáp quang rộng khắp và nguồn năng lượng đáng tin cậy, như vùng ngoại ô Bắc Virginia, nơi cho đến ngày nay vẫn duy trì mật độ trung tâm dữ liệu cao nhất trên thế giới. Tuy nhiên, quỹ đất sẵn có ngày càng thu hẹp đã làm giảm khả năng nâng cấp sức mạnh tính toán của các cơ sở hiện có của chủ sở hữu, khiến các nhà phát triển phải tìm đến các địa điểm độc đáo hơn, thường thiếu cơ sở hạ tầng điện mạnh mẽ cần thiết để hỗ trợ hoạt động.
Theo truyền thống, các trung tâm dữ liệu luôn được coi là những nhà kho không có cửa sổ, không có gì nổi bật. Nhưng việc thúc đẩy các địa điểm thay thế đang định hình lại cách các kiến trúc sư tiếp cận thiết kế. Dan Drennan, giám đốc điều hành và lãnh đạo trung tâm dữ liệu tại Corgan, nơi có 300 trong số 1.200 nhân viên của họ làm việc cho loại dự án này, cho biết: “Nhu cầu mà họ phải phục vụ đang thay đổi nhanh chóng đến mức chúng tôi phải đánh giá lại gần như toàn bộ tòa nhà trong mỗi lần giao hàng”. “Cho dù đó là cách lớp vỏ phản ứng với một vị trí khác hay đó là cách cấu trúc cần phản ứng với một cấu hình khác dựa trên tình trạng sẵn có của đất hoặc mảnh đất mà chúng tôi đang làm việc. Vì vậy, nó không phải là kiểu cắt dán hay lặp đi lặp lại như tôi nghĩ mọi người có thể mong muốn.” Anh ấy cũng chia sẻ rằng Corgan đang thực hiện nhiều cấu hình nhiều tầng hơn những năm trước.
Do các trung tâm dữ liệu vẫn là địa điểm gây tranh cãi ngày càng tăng nên thiết kế của chúng đã chuyển sang hướng làm cho các tòa nhà trở nên phù hợp hơn với cộng đồng địa phương. Joy Hughes, giám đốc tài khoản toàn cầu tại Gensler, phản ánh: “Một trong những điều quan trọng mà chúng tôi đang thấy là mức độ thiết kế cao hơn đang được yêu cầu ở bên ngoài các dự án này để chúng hòa hợp nhiều nhất có thể với môi trường xung quanh”. cuộc trò chuyện gần đây về trung tâm dữ liệu với Ryan Cook, người đứng đầu cơ sở vật chất quan trọng của Gensler ở khu vực Tây Nam. “Chúng tôi cố gắng làm việc với các khu vực pháp lý và đối thoại với cộng đồng về cách các cơ sở này được thiết kế và xây dựng để đảm bảo rằng chúng tôi nhạy cảm với những lo ngại của họ.”
Bù đắp tác động môi trường
Người ta ước tính rằng lời nhắc của người dùng tới ChatGPT của OpenAI tiêu tốn năng lượng gấp 10 lần so với tìm kiếm trên Google. Nhu cầu về năng lượng điện của công nghệ được dự đoán sẽ tăng vọt khi trí tuệ nhân tạo ngày càng được tích hợp nhiều hơn vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Gần đây báo cáo đã xác nhận rằng 4,4% tổng năng lượng ở Mỹ dành cho các trung tâm dữ liệu và con số đó có thể gần như tăng gấp ba lên 12% vào năm 2028.
Trong một số trường hợp, các tập đoàn muốn mở một cơ sở đến mức họ tạm thời cung cấp năng lượng cho tòa nhà bằng máy phát điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch trong khi chờ cấp phép tiếp cận tiện ích hoặc nâng cấp cơ sở hạ tầng. Những máy phát điện này cũng được sử dụng để dự phòng trong trường hợp mất điện. Nhiều trung tâm dữ liệu, đặc biệt là những trung tâm lưu trữ lưu trữ đám mây, hoạt động 24/7 và yêu cầu nguồn điện liên tục.
Sự căng thẳng đối với lưới điện từ các trung tâm dữ liệu có thể là đáng kể và tăng giá cho cư dân gần đó. Mặc dù nhiều công ty tiện ích đang tích cực nâng cấp dịch vụ của họ nhằm hỗ trợ mức tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu, báo cáo từ Thời báo New York gợi ý rằng các nhà cung cấp cũng sẽ chuyển nhiều chi phí này sang người tiêu dùng hàng ngày thông qua hóa đơn năng lượng tăng cao. Mặc dù năng lượng tái tạo đang tăng trưởng nhanh chónglưới điện ở Mỹ vẫn chủ yếu được cung cấp năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch, điều này có thể gây ô nhiễm cho cộng đồng địa phương gần các nhà máy điện hoặc cơ sở sản xuất hóa chất.
Hầu như không thể giải quyết các vấn đề cung cấp năng lượng mà lĩnh vực trung tâm dữ liệu đang phải đối mặt trong kỷ nguyên AI, thay vào đó, các kiến trúc sư nhạy cảm với khí hậu đã tập trung nỗ lực vào các khía cạnh của dự án mà họ có thể kiểm soát, chẳng hạn như giảm khí thải thông qua tìm nguồn cung ứng vật liệu và đặc điểm kỹ thuật của hệ thống cơ khí hiệu quả. Drennan chia sẻ rằng khi sức mạnh xử lý tăng lên, yêu cầu làm mát, dù thông qua hệ thống không khí hay chất lỏng, cũng tăng lên, đây là một trong những yếu tố hạn chế trong việc nâng cấp các trung tâm dữ liệu hiện có. Trong khi sử dụng nước vẫn là mối lo ngại đối với một số cơ sởnhiều hệ thống sẽ chuyển sang làm mát bằng chất lỏng vòng kín, giúp giảm nhu cầu về nước.
Drennan cho biết: “Tin tốt là rất nhiều khi những điều giúp dự án hiệu quả hơn cũng phù hợp với khát vọng bền vững”. “Cho dù bạn đang sử dụng tài nguyên địa phương để đáp ứng yêu cầu về tính bền vững hay chỉ vì tài nguyên đó có thể đến địa điểm nhanh hơn thì điều đó cũng sẽ giúp ích cho (khách hàng).”
Một ví dụ là việc sử dụng gỗ khối trong xây dựng trung tâm dữ liệu. Ở Bắc Virginia, Gensler và Thornton Tomasetti đã thiết kế các cơ sở siêu quy mô đầu tiên trong nước có cấu trúc kết hợp giữa gỗ và thép. Các công ty khác hy vọng sẽ nhanh chóng làm theo.
“Chúng tôi nghĩ rằng các trung tâm dữ liệu thực sự có khả năng tự nhiên trong việc sử dụng gỗ khối,” Widawsky đề xuất. Ông nói thêm: “Thật không may, khách hàng quan tâm nhiều hơn đến gỗ khối cho các tòa nhà hành chính của họ hơn là cho các trung tâm dữ liệu. Chúng tôi cũng cố gắng thúc đẩy những cải tiến về bê tông có hàm lượng carbon thấp”.
Thật không may, đặc tính hấp thụ carbon của gỗ khối sẽ giảm dần khi mức tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu tăng lên. Người ta dự đoán rằng một số cơ sở lớn nhất sẽ sớm vượt qua mức tiêu thụ năng lượng của các thành phố nhỏ. Một báo cáo năm 2024 của Morgan Stanley dự báo rằng lượng khí thải của ngành này sẽ đạt 2,5 tỷ tấn carbon dioxide vào năm 2030. Một giải pháp có vẻ hứa hẹn là sự xuất hiện của công nghệ lò phản ứng mô-đun nhỏ—về cơ bản là các nhà máy điện hạt nhân cực nhỏ.
Cho đến khi lưới điện của chúng ta chạy bằng năng lượng tái tạo, sự gia tăng nhanh chóng của các trung tâm dữ liệu trên khắp đất nước báo hiệu sự gia tăng đáng lo ngại về lượng khí thải carbon. Bởi vì phần lớn lượng khí thải của trung tâm dữ liệu được tạo ra thông qua hoạt động chứ không phải xây dựng—ngược lại với một dự án xây dựng điển hình—các chuyên gia thiết kế bị hạn chế về khả năng kiểm soát hiệu suất của loại hình, hiện đang phụ thuộc vào nhu cầu bất chợt của người tiêu dùng.
Trevor Schillaci, trước đây MỘTcộng tác viên lập trình cao cấp của, là sinh viên thạc sĩ kiến trúc tại Đại học Rice.
Nguồn: archpaper.com
