Trung tâm dữ liệu dưới nước (UDC) kết hợp điện gió ngoài khơi đầu tiên trên thế giới tại Khu thương mại tự do vùng Lăng Cảng (Thượng Hải, Trung Quốc) vừa chính thức đi vào vận hành thương mại toàn diện. Dự án có tổng vốn đầu tư lên tới 226 triệu USD (gần 6.000 tỷ đồng) , đánh dấu một bước ngoặt mang tính lịch sử trong nỗ lực xanh hóa ngành công nghiệp điện toán hiệu năng cao.

"Cơn khát" năng lượng của AI và lối thoát dưới đáy biển

Trong kỷ nguyên bùng nổ của AI và các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM), các trung tâm dữ liệu truyền thống đang đối mặt với một thách thức sống còn: nhiệt lượng. Những hệ thống máy chủ GPU đậm đặc tiêu thụ hàng trăm kilowatt điện và chuyển hóa hầu hết năng lượng đó thành nhiệt thải. Đối với các cơ sở trên đất liền, hệ thống điều hòa không khí và máy làm lạnh công nghiệp tiêu tốn khoảng 40% đến 50% tổng điện năng, khiến hiệu quả sử dụng năng lượng (PUE) thường xuyên vượt ngưỡng 1.5.

Để giải quyết bài toán này, dự án UDC Thượng Hải đã chọn một hướng tiếp cận hoàn toàn khác biệt. Nằm ở độ sâu khoảng 10 mét dưới vùng biển, trung tâm dữ liệu có công suất 24 megawatt này sở hữu cấu trúc nặng tới 1.950 tấn, tương đương trọng lượng của 1.300 chiếc ô tô gia đình. Tại đây, gần 2.000 máy chủ chuyên dụng được niêm phong an toàn bên trong các module chịu áp lực cao, vận hành liên tục giữa các dòng hải lưu.

Điểm đắt giá nhất của hệ thống này nằm ở cơ chế làm mát thụ động hoàn toàn bằng nước biển. Không khí nóng do máy chủ tỏa ra sẽ biến chất làm lạnh trong các ống đồng từ thể lỏng thành thể khí. Nhờ lực đẩy tự nhiên, lượng khí này bay lên tầng làm mát phía trên của module, trao đổi nhiệt với nước biển lạnh bên ngoài để ngưng tụ lại thành thể lỏng, rồi theo trọng lực quay trở lại buồng máy chủ. Chu trình khép kín và tuần hoàn liên tục này không hề tiêu tốn một watt điện nào cho hệ thống cơ khí.

Cái bắt tay chiến lược giữa hạ tầng số và năng lượng tái tạo

Không dừng lại ở việc mượn nước biển để làm mát, dự án tại Lăng Cảng đã hiện thực hóa một ý tưởng đột phá hơn: kết nối trực tiếp với nguồn năng lượng xanh tại chỗ. Các module dữ liệu được đặt ngay giữa giai đoạn 1 và giai đoạn 2 của một trang trại điện gió ngoài khơi, cách các tuabin gió chỉ khoảng 500 mét.

Sự kết hợp này cho phép trung tâm dữ liệu sử dụng trực tiếp hơn 95% nguồn điện xanh từ năng lượng gió ngoài khơi, giảm thiểu tối đa tổn thất năng lượng trong quá trình truyền tải. Theo báo cáo từ các nhà phát triển, mô hình này giúp giảm lượng điện tiêu thụ tới 22,8% so với các cơ sở truyền thống.

Nhờ những tối ưu hóa vượt bậc, hệ thống đạt chỉ số hiệu quả sử dụng năng lượng PUE ấn tượng ở mức 1,15 – tiệm cận mức lý tưởng là 1.0 và lọt vào nhóm những trung tâm dữ liệu có hiệu suất năng lượng cao nhất thế giới hiện nay. Bên cạnh đó, việc chuyển hạ tầng xuống biển giúp tiết kiệm hơn 90% diện tích đất liền và hoàn toàn không tiêu tốn nước ngọt để làm mát – hai nguồn tài nguyên cực kỳ khan hiếm tại các đô thị ven biển sầm uất như Thượng Hải.

Thử thách sinh tồn dưới áp lực nghìn tấn và muối mặn

Mặc dù mở ra tiềm năng to lớn, việc vận hành một "siêu máy tính" dưới lòng đại dương chưa bao giờ là điều dễ dàng. Trước Thượng Hải, Microsoft từng thử nghiệm dự án tương tự mang tên Project Natick tại Scotland và chứng minh được rằng máy chủ dưới nước có độ tin cậy cao gấp 8 lần trên đất liền do môi trường ổn định, không có oxy và con người tác động. Tuy nhiên, gã khổng lồ công nghệ Mỹ sau đó đã phải tạm dừng chương trình do những thách thức quá lớn về hậu cần.

Trở ngại lớn nhất của mô hình UDC nằm ở công tác bảo trì. Khi một linh kiện phần cứng gặp sự cố dưới độ sâu hàng chục mét, việc sửa chữa không đơn thuần là mở cửa phòng máy mà đòi hỏi các thiết bị lặn chuyên dụng và quy trình kỹ thuật phức tạp, tốn kém.

Để khắc phục điều này, nhà thầu công nghệ HiCloud cùng các đối tác như China Telecom đã phải thiết kế các cấu trúc vỏ bọc chống ăn mòn muối biển siêu bền, hệ thống gioăng cao su kín tuyệt đối và tích hợp các công nghệ giám sát kỹ thuật số từ xa cùng độ dự phòng linh kiện cực cao nhằm giảm thiểu tỷ lệ lỗi thiết bị xuống mức thấp nhất. Hiện tại, cụm máy chủ này đang đảm nhận các tác vụ nặng đô như gán nhãn dữ liệu lớn và huấn luyện các mô hình AI lớn trong nước.

Bước tiến dài cho tương lai điện toán bền vững

Sự thành công của dự án UDC Thượng Hải không chỉ mang ý nghĩa cục bộ mà còn là lời giải cho bài toán phát triển bền vững của ngành công nghệ toàn cầu. Khi nhu cầu về năng lượng cho AI ngày một leo thang, việc tận dụng không gian lòng biển và năng lượng tái tạo ngoài khơi đang dần chứng minh là một hướng đi tất yếu. Mẫu thử nghiệm thực tế này sẽ là tiền đề quan trọng để các nhà vận hành hạ tầng số trên thế giới đánh giá, nhân rộng mô hình tại các vùng có điều kiện địa lý và khí hậu tương đồng, mở ra một kỷ nguyên mới: kỷ nguyên xanh hóa công nghệ từ lòng đại dương.