محققان به این فکر افتاده‌اند تا با قرار دادن کامپیوترها زیر آب، از داغ شدن آن‌ها جلوگیری کنند. این ایده چه مزایایی برای صنعت کامپیوتر خواهد داشت؟ پیامدهای این قبیل تکنولوژی‌ها چیست؟
بردن کامپیوترها زیر آب در نگاه اول فقط یک تئوری صرف به نظر می‌آید. اما اگر میزان هدر رفت انرژی توسط این دستگاه‌ها را در نظر بگیریم می‌بینیم که این ایده آن‌قدرها هم عجیب‌وغریب نیست.
در حال حاضر برای خنک کردن کامپیوترها از شیوه‌های مختلفی استفاده می‌شود مانند جریان هوا، آب، روغن‌های معدنی و یا حتی استفاده از هلیوم مایع در پردازنده‌های بسیار پرکار. بااین‌همه شیوه‌ی متنوع در خنک کردن سیستم‌ها دیگر چه نیازی به قرار دادن آن‌ها زیر آب است؟
تکنولوژی‌های بیشتر، یعنی مصرف انرژی بیشتر
اینترنت یکی از بزرگ‌ترین پدیده‌های قرن بیستم به‌حساب می‌آید. ۳٫۲ میلیارد نفر از سراسر دنیا به‌واسطه اینترنت به دانش و اطلاعات دسترسی دارند.
با گسترش اینترنت اشیا و رایانش ابری، مدام دیتاسنترهای جدید ساخته‌شده و روزبه‌روز به‌سرعت اینترنت بالاتر و کابل‌های زیادتری نیاز داریم تا مردم بیشتری را به هم متصل کنیم. با هر دیتاسنتری که ساخته‌شده و با هر دستگاه برقی جدیدی که تولید می‌شود، نیاز به تولید انرژی بیش‌ازپیش است.
با اتلاف حرارت چه کنیم؟
یکی از مشکلاتی که نه‌تنها دیتاسنترها بلکه کاربران عادی هم با آن مواجه‌اند، اتلاف حرارت است. کامپیوترهای قدیمی مانند ZX Spectrum گرمای زیادی تولید نکرده و حرارت آن‌ها را می‌شد از طریق یک قطعه فلز بر روی ترانس آزاد کرد به‌طوری‌که به دستگاه آسیبی وارد نشود.
اما با فشرده و قوی‌تر شدن کامپیوترها، تولید حرارت به‌اندازه‌ای است که می‌تواند یک CPU را از کار بیندازد.
به‌منظور جلوگیری از آسیب، باید شیوه‌های کارآمدی برای خنک کردن دستگاه‌ها پیدا کرد.
روش‌های حال حاضر عبارت‌اند از:
– جریان هوا
– آب
– روغن معدنی
– گازهای مایع مانند هلیوم و نیتروژن
دیتاسنتر های آینده زیر اقیانوس‌ها ساخته خواهند شد
تمامی این شیوه‌ها یک ایراد اساسی دارند و آن این است که برای عملکرد، خود نیازمند مصرف انرژی‌اند. مصرف انرژی نه‌تنها هزینه‌بر است بلکه آثار مخربی بر محیط‌زیست خواهد داشت.
بدون مصرف انرژی چطور می‌خواهیم سیستم‌ها را خنک کنیم؟
دست به دامان طبیعت شوید!
یک راهکار منطقی، قرار دادن دیتاسنترها در مکان‌هایی است که خود دمای پایینی دارند. به‌طور مثال اکنون ایسلند یکی از مکان‌های محبوب برای احداث دیتاسنترها و مزارع سرور است چراکه به‌سادگی می‌توان هوای محیط بیرون را هدایت کرده و از آن برای خنک کردن دستگاه‌ها استفاده کرد. سیستم‌ها نیز به دلیل ایجاد حرارت می‌توانند نقش وسایل گرمایشی را بازی کرده و دمای محیط را بالا ببرند. این یک معامله دو سر سود است چراکه برای گرمایش و سرمایش نه هزینه‌ای صرف شده و نه انرژی‌ای مصرف و با این کار طبیعت نیز از آسیب در امان می‌ماند.
اما مشکل اساسی این شیوه چیست؟
مشکل اینجا است که مگر چند نفر در ایسلند زندگی می‌کنند؟ باقی افراد دنیا چه می‌شوند؟ اگر بخواهیم تمام دیتاسنترها را در مکان‌هایی مانند ایسلند قرار دهیم، بعد مسافت میان کاربر تا دیتاسنتر سبب افزایش زمان تأخیر در ارتباطات می‌شود. با گسترش اینترنت اشیا، روزبه‌روز به تعداد دستگاه‌های مبتنی بر کلاود افزوده می‌شود و این مسئله خود سبب ایجاد تأخیر در ارسال و دریافت پیام‌ها میان کاربر و سرور است. به همین دلیل هم در حال حاضر بسیاری از دیتاسنترها حوالی نواحی پرجمعیت ساخته می‌شوند ولو اینکه آن منطقه دارای اقلیمی گرم باشد.
اما یک محیط طبیعی وجود دارد که بیش از نیمی از جمعیت جهان نهایتاً در فاصله ۱۲۰ مایلی آن قرار دارند: اقیانوس!
مایکروسافت اخیراً شروع کرده است به احداث چند دیتاسنتر زیر آب، تا ببیند آیا این کار نیاز به مصرف انرژی برای خنک‌سازی سیستم‌ها را برطرف می‌سازد یا نه.
دیتاسنتر های آینده زیر اقیانوس‌ها ساخته خواهند شد
این برنامه عملیاتی تا به الان نتیجه مثبتی داشته اما مشکل اینجا است که پیاده‌سازی همچون دیتاسنتری نیازمند طراحی‌های پیچیده و مخازن تحت‌فشاری است که از تجهیزات الکتریکی داخلی که ضد آب نیستند محافظت کند.
تجهیزات برقی ضد آب
تجهیزات برقی ضد آب، یکی از مباحث داغ این روزها به‌خصوص در بازار گوشی‌های هوشمند است. البته عبارت “ضد آب” در حوزه تجهیزات الکترونیک می‌تواند معانی مختلفی داشته باشد. بسیاری از دستگاه‌های ضدآبی که امروزه عرضه می‌شوند در حقیقت ضد آب نبوده و “مقاوم در برابر آب” هستند. یعنی اینکه این وسایل برای کار کردن زیر آب طراحی نشده‌اند. این میزان از مقاومت، قطعاً برای بردن کامپیوترها زیر آب کافی نیست.
اما اکنون محققان بر روی سیستم‌هایی کار می‌کنند که بدون نیاز به مخازن ضد نشت و یا تجهیزات IP، مستقیماً زیر آب قرارگرفته و خنک شوند. ایده حاصل، طراحی یک پوشش برای وسایل الکترونیکی است به‌نحوی‌که آن‌ها را در برابر آب مقاوم کرده و درعین‌حال تبادل حرارتی بالایی داشته باشد.
پس از آزمون‌وخطاهای بسیار ماده‌ای به نام Paraxylene برای این منظور انتخاب شد. مزیت این ماده در این است که می‌تواند به حالت گازی شکل دربیاید. در حالت گازی، پیوندهای موکولی آن ضعیف بوده و به هر سطحی می‌چسبند و سپس سخت شده و تبدیل به یک پوشش ضد آب مستحکم می‌شود. ضخامت این لایه ضد آب ۰٫۱ میلی‌متر بوده که هم برای تبادل حرارت به‌اندازه کافی نازک و هم برای مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش به‌اندازه کافی ضخیم است.
محققان پس از کشف این ماده چه کردند؟
محققان مادربرد یک کامپیوتر را با این ماده پوشانده و زیر آب قراردادند. کامپیوتر به مدت سه ماه بدون هیچ مشکلی و در دمایی مناسب به کار خود ادامه داد.
با موفقیت در این مرحله محققان گام بعدی را برداشتند. حالا کامپیوتر باید شرایط اقیانوس را تجربه می‌کرد! خیلی از کامپیوترهایی که مورد آزمایش قرار گرفتند نتوانستند شرایط فوق را تحمل کنند، اما یک کامپیوتر جان سالم به در برد و یک ماه زیر آب اقیانوس دوام آورد.
یکی از دلایل خرابی باقی کامپیوترها این بود که سخت‌پوستان و جلبک‌های دریایی درون آن‌ها لانه کرده و به لایه ضد آب دستگاه‌ها صدمه وارد کرده بودند.
بااین‌حال تحقیقات همچنان ادامه دارد. موضوع زیر آب بردن سیستم‌های رایانه‌ای فقط منحصر به خنک‌سازی آن‌ها نیست. دانشمندان به دنبال آن هستند تا از انرژی امواج دریا برای راه‌اندازی کامپیوترها استفاده کنند و این وسایل را به‌طور کل از دریافت انرژی بی‌نیاز کنند.
منبع: iott.ir
بردن کامپیوترها زیر آب در نگاه اول فقط یک تئوری صرف به نظر می‌آید. اما اگر میزان هدر رفت انرژی توسط این دستگاه‌ها را در نظر بگیریم می‌بینیم که این ایده آن‌قدرها هم عجیب‌وغریب نیست.
در حال حاضر برای خنک کردن کامپیوترها از شیوه‌های مختلفی استفاده می‌شود مانند جریان هوا، آب، روغن‌های معدنی و یا حتی استفاده از هلیوم مایع در پردازنده‌های بسیار پرکار. بااین‌همه شیوه‌ی متنوع در خنک کردن سیستم‌ها دیگر چه نیازی به قرار دادن آن‌ها زیر آب است؟
تکنولوژی‌های بیشتر، یعنی مصرف انرژی بیشتر
اینترنت یکی از بزرگ‌ترین پدیده‌های قرن بیستم به‌حساب می‌آید. ۳٫۲ میلیارد نفر از سراسر دنیا به‌واسطه اینترنت به دانش و اطلاعات دسترسی دارند.
با گسترش اینترنت اشیا و رایانش ابری، مدام دیتاسنترهای جدید ساخته‌شده و روزبه‌روز به‌سرعت اینترنت بالاتر و کابل‌های زیادتری نیاز داریم تا مردم بیشتری را به هم متصل کنیم. با هر دیتاسنتری که ساخته‌شده و با هر دستگاه برقی جدیدی که تولید می‌شود، نیاز به تولید انرژی بیش‌ازپیش است.
با اتلاف حرارت چه کنیم؟
یکی از مشکلاتی که نه‌تنها دیتاسنترها بلکه کاربران عادی هم با آن مواجه‌اند، اتلاف حرارت است. کامپیوترهای قدیمی مانند ZX Spectrum گرمای زیادی تولید نکرده و حرارت آن‌ها را می‌شد از طریق یک قطعه فلز بر روی ترانس آزاد کرد به‌طوری‌که به دستگاه آسیبی وارد نشود.
اما با فشرده و قوی‌تر شدن کامپیوترها، تولید حرارت به‌اندازه‌ای است که می‌تواند یک CPU را از کار بیندازد.
به‌منظور جلوگیری از آسیب، باید شیوه‌های کارآمدی برای خنک کردن دستگاه‌ها پیدا کرد.
روش‌های حال حاضر عبارت‌اند از:
– جریان هوا
– آب
– روغن معدنی
– گازهای مایع مانند هلیوم و نیتروژن
دیتاسنتر های آینده زیر اقیانوس‌ها ساخته خواهند شد
تمامی این شیوه‌ها یک ایراد اساسی دارند و آن این است که برای عملکرد، خود نیازمند مصرف انرژی‌اند. مصرف انرژی نه‌تنها هزینه‌بر است بلکه آثار مخربی بر محیط‌زیست خواهد داشت.
بدون مصرف انرژی چطور می‌خواهیم سیستم‌ها را خنک کنیم؟
دست به دامان طبیعت شوید!
یک راهکار منطقی، قرار دادن دیتاسنترها در مکان‌هایی است که خود دمای پایینی دارند. به‌طور مثال اکنون ایسلند یکی از مکان‌های محبوب برای احداث دیتاسنترها و مزارع سرور است چراکه به‌سادگی می‌توان هوای محیط بیرون را هدایت کرده و از آن برای خنک کردن دستگاه‌ها استفاده کرد. سیستم‌ها نیز به دلیل ایجاد حرارت می‌توانند نقش وسایل گرمایشی را بازی کرده و دمای محیط را بالا ببرند. این یک معامله دو سر سود است چراکه برای گرمایش و سرمایش نه هزینه‌ای صرف شده و نه انرژی‌ای مصرف و با این کار طبیعت نیز از آسیب در امان می‌ماند.
اما مشکل اساسی این شیوه چیست؟
مشکل اینجا است که مگر چند نفر در ایسلند زندگی می‌کنند؟ باقی افراد دنیا چه می‌شوند؟ اگر بخواهیم تمام دیتاسنترها را در مکان‌هایی مانند ایسلند قرار دهیم، بعد مسافت میان کاربر تا دیتاسنتر سبب افزایش زمان تأخیر در ارتباطات می‌شود. با گسترش اینترنت اشیا، روزبه‌روز به تعداد دستگاه‌های مبتنی بر کلاود افزوده می‌شود و این مسئله خود سبب ایجاد تأخیر در ارسال و دریافت پیام‌ها میان کاربر و سرور است. به همین دلیل هم در حال حاضر بسیاری از دیتاسنترها حوالی نواحی پرجمعیت ساخته می‌شوند ولو اینکه آن منطقه دارای اقلیمی گرم باشد.
اما یک محیط طبیعی وجود دارد که بیش از نیمی از جمعیت جهان نهایتاً در فاصله ۱۲۰ مایلی آن قرار دارند: اقیانوس!
مایکروسافت اخیراً شروع کرده است به احداث چند دیتاسنتر زیر آب، تا ببیند آیا این کار نیاز به مصرف انرژی برای خنک‌سازی سیستم‌ها را برطرف می‌سازد یا نه.
دیتاسنتر های آینده زیر اقیانوس‌ها ساخته خواهند شد
این برنامه عملیاتی تا به الان نتیجه مثبتی داشته اما مشکل اینجا است که پیاده‌سازی همچون دیتاسنتری نیازمند طراحی‌های پیچیده و مخازن تحت‌فشاری است که از تجهیزات الکتریکی داخلی که ضد آب نیستند محافظت کند.
تجهیزات برقی ضد آب
تجهیزات برقی ضد آب، یکی از مباحث داغ این روزها به‌خصوص در بازار گوشی‌های هوشمند است. البته عبارت “ضد آب” در حوزه تجهیزات الکترونیک می‌تواند معانی مختلفی داشته باشد. بسیاری از دستگاه‌های ضدآبی که امروزه عرضه می‌شوند در حقیقت ضد آب نبوده و “مقاوم در برابر آب” هستند. یعنی اینکه این وسایل برای کار کردن زیر آب طراحی نشده‌اند. این میزان از مقاومت، قطعاً برای بردن کامپیوترها زیر آب کافی نیست.
اما اکنون محققان بر روی سیستم‌هایی کار می‌کنند که بدون نیاز به مخازن ضد نشت و یا تجهیزات IP، مستقیماً زیر آب قرارگرفته و خنک شوند. ایده حاصل، طراحی یک پوشش برای وسایل الکترونیکی است به‌نحوی‌که آن‌ها را در برابر آب مقاوم کرده و درعین‌حال تبادل حرارتی بالایی داشته باشد.
پس از آزمون‌وخطاهای بسیار ماده‌ای به نام Paraxylene برای این منظور انتخاب شد. مزیت این ماده در این است که می‌تواند به حالت گازی شکل دربیاید. در حالت گازی، پیوندهای موکولی آن ضعیف بوده و به هر سطحی می‌چسبند و سپس سخت شده و تبدیل به یک پوشش ضد آب مستحکم می‌شود. ضخامت این لایه ضد آب ۰٫۱ میلی‌متر بوده که هم برای تبادل حرارت به‌اندازه کافی نازک و هم برای مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش به‌اندازه کافی ضخیم است.
محققان پس از کشف این ماده چه کردند؟
محققان مادربرد یک کامپیوتر را با این ماده پوشانده و زیر آب قراردادند. کامپیوتر به مدت سه ماه بدون هیچ مشکلی و در دمایی مناسب به کار خود ادامه داد.
با موفقیت در این مرحله محققان گام بعدی را برداشتند. حالا کامپیوتر باید شرایط اقیانوس را تجربه می‌کرد! خیلی از کامپیوترهایی که مورد آزمایش قرار گرفتند نتوانستند شرایط فوق را تحمل کنند، اما یک کامپیوتر جان سالم به در برد و یک ماه زیر آب اقیانوس دوام آورد.
یکی از دلایل خرابی باقی کامپیوترها این بود که سخت‌پوستان و جلبک‌های دریایی درون آن‌ها لانه کرده و به لایه ضد آب دستگاه‌ها صدمه وارد کرده بودند.
بااین‌حال تحقیقات همچنان ادامه دارد. موضوع زیر آب بردن سیستم‌های رایانه‌ای فقط منحصر به خنک‌سازی آن‌ها نیست. دانشمندان به دنبال آن هستند تا از انرژی امواج دریا برای راه‌اندازی کامپیوترها استفاده کنند و این وسایل را به‌طور کل از دریافت انرژی بی‌نیاز کنند.
منبع: iott.ir
