هل يمكن للكم أن يزيل العبء عن مشكلة طاقة الذكاء الاصطناعي؟

تخيل هذا: تستمر مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي العملاقة في التكاثر، مما يدفع شبكات الطاقة المجهدة بالفعل إلى أزمة طاقة كاملة. الضغط على الشبكة يجبر شركات التكنولوجيا الكبرى على إبطاء وتيرة بناء مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الجديدة. لكن بعض الباحثين في مجال الحوسبة الكمومية يقولون إن هناك خيارًا آخر. يزعمون أن الهجين النهج الكلاسيكي الكمي يوفر صمام هروب ضيق ولكنه حقيقي عن طريق تفريغ العمليات الحسابية الأكثر وحشية في استهلاك الطاقة للمعالجات التي بالكاد تستهلك الطاقة.

فهل هذه إجابة معقولة لمشكلة الطاقة، أم أنها مجرد ضجيج؟

إعادة التفكير في أساليب حل مشكلة طاقة تكنولوجيا المعلومات

قضية الطاقة ليست مشكلة مستقبلية. وهو موجود الآن – وليس فقط بسبب مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الضخمة الجديدة، ولكن بسبب موجات الحرارة القياسية وعوامل أخرى. حديثة تقرير رويترز نقلاً عن مشغل شبكة إقليمي أمريكي حذر من أنه قد يأمر بقطع التيار الكهربائي بشكل متكرر في 14 ولاية “لأن نظام الطاقة كان على وشك نقص الكهرباء بسبب الطلب القياسي”.

متعلق ب:أجهزة الكمبيوتر الكمومية تتجه نحو التصنيع

ومن المتوقع أن يؤدي الذكاء الاصطناعي إلى تكثيف هذه الضغوط. وكالة الطاقة الدولية (IEA) المشاريع أن الاستهلاك العالمي للكهرباء في مراكز البيانات يمكن أن يتضاعف تقريبًا بحلول عام 2030 إلى حوالي 945 تيراواط/ساعة، وهو ما يزيد قليلاً عن إجمالي استهلاك اليابان من الكهرباء اليوم. ومن المتوقع أن يأتي جزء كبير من هذا النمو من مراكز البيانات المعززة بالذكاء الاصطناعي، والتي من المتوقع أن يتضاعف الطلب على الكهرباء فيها بأكثر من أربعة أضعاف بحلول عام 2030، وفقا لتقرير وكالة الطاقة الدولية نفسه. وفي الولايات المتحدة، فإن هذا النمو يدق بالفعل ناقوس الخطر بشأن ما إذا كانت الشبكة الكهربائية قادرة على مواكبة ذلك. وزارة الطاقة الأمريكية التقديرات يمكن أن تستهلك مراكز البيانات ما يصل إلى 12% من إجمالي الكهرباء في الولايات المتحدة بحلول عام 2028.

إن عنق الزجاجة للذكاء الاصطناعي يتحول من الرقائق إلى إمدادات الطاقة.

وقال: “بالنسبة لمدراء تكنولوجيا المعلومات، فإن هذا يعني ارتفاع تكاليف الحوسبة، وجداول زمنية أطول للنشر، والبنية التحتية للذكاء الاصطناعي التي يتم إنشاؤها بشكل متزايد حيث تتوفر الكهرباء، بدلاً من تواجد العملاء”. ألبرت ليو، دكتوراه، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Kneron، مزود منتجات الذكاء الاصطناعي المتطورة.

وقد تساعد الطاقة النووية والغاز الطبيعي ومصادر الطاقة المتجددة والمفاعلات المعيارية الصغيرة في تلبية الطلب المتزايد على الطاقة في نهاية المطاف. ولكن إذا استمرت متطلبات حوسبة الذكاء الاصطناعي في النمو، فإن توسيع إمدادات الكهرباء وحده قد لا يحل المشكلة. وحذر ليو من أن العثور على المزيد من مصادر الطاقة الآن يمكن أن يؤدي إلى دورة مكلفة: حيث تعمل النماذج الأكبر على تشغيل مراكز بيانات أكبر، والتي تستهلك المزيد من الطاقة وتتطلب المزيد من البنية التحتية.

“أعتقد أن الصناعة أمضت الكثير من الوقت في التساؤل: كيف يمكننا إنتاج المزيد من الكهرباء؟ وليس هناك ما يكفي من الوقت للتساؤل: “لماذا نستخدم الكثير من الحوسبة في المقام الأول؟”، قال ليو.

متعلق ب:تواجه الحوسبة الكمومية مشكلة الأمن ونقص المهارات

وهذا يثير سؤالا مختلفا: بدلا من إنتاج المزيد من الكهرباء، هل يمكن أن يصبح تقليل الحوسبة اللازمة لتشغيل الذكاء الاصطناعي جزءا مهما من الحل لأزمة الطاقة التي تلوح في الأفق؟

تقليص الحساب لتقليص الطلب على الطاقة

تعتمد فكرة أن الكم يمكن أن يخفف حمل الطاقة عن الذكاء الاصطناعي على مفهومين: تقليص الوقت الذي يستغرقه إكمال المهام المعقدة وتقليل كمية الطاقة اللازمة للقيام بذلك.

وأوضح: “يتلخص الأمر في حقيقة أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكنها إدارة متغيرات معقدة بشكل لا يصدق مقارنة بالأنظمة الكلاسيكية، بينما تتطلب طاقة أقل بكثير”. براناف جوخالي، CTO والمؤسس المشارك لشركة Infleqtion، المزود العالمي لتكنولوجيا الكم ذات الذرة المحايدة والمنتجات ذات الصلة.

لسوء الحظ، تبديل أوضاع الحوسبة ليس بهذه البساطة.

“إن قدرات أجهزة الكمبيوتر الكمومية مفهومة جيدًا. إن هذه الضجة تتعامل مع “الحوسبة كثيفة الاستهلاك للطاقة” مثل فئة واحدة كبيرة يمكن أن تتولىها الحواسيب الكمومية. لا يمكن ذلك. إن المبالغة في التقدير تقول إن ميزة الطاقة هذه جاهزة اليوم لأي مهمة حوسبة ثقيلة “. مارتا استاريلاس، الرئيس التنفيذي لشركة Qilimanjaro Quantum Tech، الشركة المصنعة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية التناظرية الكاملة.

ولكن حتى ادعاء انخفاض الطاقة الناتج عن الحوسبة الأسرع يأتي مع تحذير مهم: تتطلب الحوسبة الكمومية أكثر من مجرد معالجات فعالة. يمكن لعوامل مثل التبريد لتبريد الأنظمة الكمومية إلى الصفر المطلق أن تغير معادلة الطاقة الإجمالية بشكل كبير.

متعلق ب:هندسة اقتصاد العقدة الكمومية

نمذجة مراكز البيانات الكمومية وجد مختبر الطاقة المتجددة الوطني أن طاقة التبريد تستهلك طاقة أكثر بكثير من العمليات الحسابية نفسها.

“بعبارة أخرى، المعالج نفسه بالكاد يستهلك الطاقة، لكن النظام المحيط به لا يفعل ذلك. على هذا النحو، [the costs] وقال عارف جاسيلوف، الشريك في مجموعة جاسيلوف الاستشارية: “حتى لو كان الأمر كذلك بطريقة ما”.

ما مقدار الطاقة التي يمكن أن يوفرها الكم حقًا؟

هل يعني ذلك أن الحوسبة الكمومية والهجينة لها مكان أم لا في تخطيط الطاقة والاستدامة؟

وقال “إن محاولة معرفة مقدار توفير الطاقة الذي سنراه في المستقبل قد يكون أمرًا صعبًا”. كونستانتينوس كاراجيانيس، مدير أول لخدمات الحوسبة الكمومية في شركة بروتيفيتي، وهي شركة استشارية عالمية. “نحن لا نعرف ما هي متطلبات الطاقة للمكدس الكلاسيكي و [quantum] سوف تتوسع البنية التحتية للتبريد مع زيادة عدد الكيوبتات في المستقبل.”

لكن هناك تقنيات أخرى تستخدم أنظمة التحكم بالليزر في درجة حرارة الغرفة بدلا من التبريد الشديد، بحسب ما يقول سكوت بوخهولز، قائد الحوسبة الكمومية في شركة ديلويت.

تحدد متطلبات طاقة الليزر في تلك الأنظمة إجمالي استخدام الطاقة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. وقال بوخهولز: “في كلتا الحالتين، فإن استخدام الطاقة محدد إلى حد كبير ويمكن مقارنته بأجهزة الكمبيوتر الحديثة عالية الأداء أو أقل منها”.

ماذا يعني كل هذا بالنسبة لمديري تكنولوجيا المعلومات؟

على مدار تاريخ الحوسبة، جاءت الكفاءة من بنيات متخصصة مثل وحدات معالجة الرسومات للحوسبة المتوازية ووحدات NPU لاستدلال الذكاء الاصطناعي.

قال ليو: “يجب على مدراء تكنولوجيا المعلومات أن يفكروا في الكم بنفس الطريقة التي فكرت بها المؤسسات في وحدات معالجة الرسومات قبل 15 عامًا. في البداية، بدت وحدات معالجة الرسومات وكأنها معجل متخصص. واليوم، أصبحت أساسية. وقد يتبع الكم في النهاية مسارًا مشابهًا، ولكن فقط لفئات معينة من المشكلات”.

هذا لا يعني أن مديري تكنولوجيا المعلومات يجب أن يتوقعوا أن تحل الكم محل الحوسبة الكلاسيكية. وبدلاً من ذلك، يجب عليهم البحث عن المكان الذي تبدأ فيه الحوسبة الكمومية في استكمالها.

ولكن هناك ما يدعو للقلق بالنسبة لمدراء تكنولوجيا المعلومات أكثر من الكم نفسه. تتجه مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي إلى التوقف في مواجهة النقص المتفاقم في الطاقة، في حين تستمر أعباء عمل الذكاء الاصطناعي في الضغط على حدود الحوسبة التقليدية.

وقال جوخالي: “حتى أدوات التحسين المتوافقة مع معايير الصناعة اليوم، والتي وفرت مليارات الدولارات، بدأت في الوصول إلى حدودها الحسابية”.

يصبح تخطيط الطاقة مشكلة تتعلق بتكنولوجيا المعلومات

وقال جوخالي: “لكي نكون واضحين، لن تحل أجهزة الكمبيوتر الكمومية كل مشكلة الطاقة التي تواجه مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي اليوم، لكنها بلا شك توفر طريقًا مناسبًا للأمام للمهام الحسابية المهمة”.

ومن المتوقع أن تكلف الحوسبة بشكل عام أكثر بكثير في المستقبل المنظور بسبب الصدام بين الطلب والعرض.

وقال جاسيلوف إن الفجوة بين الطلب المتزايد وقدرة الشبكة المحدودة لها “نتيجة مالية مباشرة لميزانيات تكنولوجيا المعلومات” لأنها تعرض المؤسسات لتقلبات في أسعار الطاقة العالمية. ولمعالجة هذه المخاطر، قال إن مدراء تكنولوجيا المعلومات يمكنهم “دمج مخاطر شراء الطاقة في التخطيط للاستمرارية بنفس الطريقة التي يصممون بها تعطيل سلسلة التوريد”. وأضاف أن عدم القيام بذلك قد يكون له عواقب مالية.

ما وراء الكم، تخفيف أزمة الطاقة

وفي الوقت نفسه، راقب الجهود الحالية لتقليل إجهاد الشبكة وزيادة إمدادات الطاقة. هناك مجموعة متنوعة من الأساليب الجاري تنفيذها حاليًا لتلبية احتياجات الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، وفقًا لـ براديب تاجاري، رئيس الاستثمارات في شركة National Grid Partners، ذراع المشاريع والابتكار لشركة National Grid، وهي إحدى أكبر شركات الطاقة المملوكة للمستثمرين في العالم وتعمل في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة.

وكأمثلة، أشار تاجاري إلى العديد من التقنيات والشركات التي تستثمر فيها شركة National Grid Partners أو تتابعها، بما في ذلك:

وقال تاجاري: “نتوقع أن يؤدي مزيج من هذه الأمور خلال السنوات القليلة المقبلة إلى حل المشكلة الحالية”.

لا يتفق الجميع على أن هناك نقصًا في الطاقة

هناك وجهة نظر أخرى للنظر فيها. يقول البعض إن متطلبات الطاقة لمراكز البيانات قد لا تكون هي المشكلة كما يبدو.

جوش وونغقال الرئيس التنفيذي لشركة ThinkLabs AI، إن المشكلة الأكبر تكمن في كيفية تخصيص المرافق وتخطيط سعة الشبكة.

يستخدم Hyperscalers نهجًا شاملاً لمراكز البيانات من خلال “الإفراط في التقديم” مع المرافق المتعددةوقال إن “عملية التخطيط اليوم بطيئة للغاية ومبهمة” لتحديد أين يمكن بناء المشاريع بسرعة أكبر.

وقال وونغ: “إن تقديم التصاريح في أماكن متعددة دون توقع البناء هو المشكلة التي يعاني منها نظامنا”. وهو يرفض فكرة أن الصناعة تفتقر ببساطة إلى القوة الكافية لدعم طفرة الذكاء الاصطناعي.

وأضاف أن مديري تكنولوجيا المعلومات يمكنهم خفض تكاليف الطاقة أو التحكم فيها باستخدام نماذج ذكاء اصطناعي أصغر خاصة بمهمة محددة عند الاقتضاء.

وقال وونغ: “إن تدريب نماذج صغيرة نسبيًا ومخصصة لتحسين الشبكة يمكن أن يستغرق 5 وحدات معالجة رسوميات و15 دقيقة فقط، بتكلفة لا تقل عن 5 دولارات”، مضيفًا أن هذا النهج يمكن أن يغير قواعد اللعبة بالنسبة للشركات التي تتطلع إلى تقليل بصمة الطاقة للذكاء الاصطناعي.

كيف تستعد مؤسستك لارتفاع تكاليف حوسبة الذكاء الاصطناعي وقيود الطاقة؟ شارك استراتيجيتك معنا على [email protected].