Các trung tâm dữ liệu hiện đại tích hợp rất nhiều bộ máy tính mạnh mẽ trong không gian chật hẹp, và các cỗ máy này tiêu thụ lượng điện khổng lồ. Phần lớn năng lượng đó chuyển thành nhiệt, cần phải loại bỏ nhanh chóng để ngăn thiết bị quá nóng, hoạt động chậm lại, thậm chí bị hỏng.
Mới đây, Giáo sư Hadi Ghasemi từ Đại học Houston, tin rằng ông đã tìm ra một cách thông minh hơn để giữ cho các hệ thống máy tính luôn mát mẻ. Ông phát triển phương pháp làm mát mới, sử dụng các lớp màng chất lỏng cực mỏng, sắp xếp theo hình dạng phân nhánh, giống như cây.
Theo nghiên cứu của ông, thiết kế này có thể tản nhiệt hiệu quả hơn ít nhất ba lần so với nhiều phương pháp làm mát tốt nhất hiện nay. Kết quả nghiên cứu của ông được công bố trên tạp chí quốc tế Heat and Mass Transfer.
Trong các trung tâm dữ liệu hiện nay, làm mát là một thách thức rất lớn. Các kỹ thuật truyền thống, chẳng hạn như bơm chất lỏng qua các kênh nhỏ hoặc phun chất làm mát lên các bề mặt nóng, có thể gặp khó khăn khi nhiệt độ trở nên quá cao.
Khi chất lỏng hấp thụ nhiệt, nó có thể bay hơi quá nhanh hoặc tạo thành các lớp không ổn định, làm giảm khả năng dẫn nhiệt. Hạn chế này trở nên đặc biệt nghiêm trọng trong các hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI), nơi bộ xử lý hoạt động công suất rất cao suốt ngày đêm.
Giải pháp của Giáo sư Ghasemi tập trung vào quy trình gọi là bay hơi màng mỏng. Trong phương pháp này, một lớp chất lỏng rất mỏng trải đều trên bề mặt nóng. Vì lớp chất lỏng này rất mỏng, nhiệt có thể thoát ra hiệu quả hơn khi chất lỏng bay hơi.
Các nhà khoa học từ lâu biết đến phương pháp này khá hiệu quả, nhưng thách thức nằm ở việc thiết kế bề mặt giúp nó hoạt động tin cậy ở quy mô lớn. Sử dụng mô phỏng máy tính tiên tiến và công cụ trí tuệ nhân tạo, Ghasemi và cộng sự tìm kiếm các hình dạng hiệu quả nhất để hỗ trợ lớp chất lỏng này.
Kết quả thật đáng ngạc nhiên: các cấu trúc có hình dạng giống nhánh cây cho hiệu quả tốt nhất. Thiết kế này bao gồm khoảng một nửa vật liệu rắn và một nửa không gian mở, cho phép chất lỏng lan tỏa đều, đồng thời giúp nhiệt thoát ra hiệu quả.
Một ưu điểm khác của thiết kế này là khả năng tản nhiệt mà không cần đạt đến nhiệt độ cực cao trước. Trong các hệ thống cũ, việc làm mát thường chỉ hiệu quả sau khi các linh kiện trở nên rất nóng, điều này có thể gây áp lực lên thiết bị. Cấu trúc phân nhánh cho phép tản nhiệt sớm hơn, giúp duy trì điều kiện vận hành an toàn hơn và cải thiện độ tin cậy.
Khi công nghệ AI tiếp tục mở rộng, nhu cầu tiêu thụ điện năng của các trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ tăng nhanh. Làm mát hiệu quả hơn có thể giảm lượng điện năng tiêu thụ, giảm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ của phần cứng đắt tiền. Nó cũng có thể giúp dễ dàng xây dựng các hệ thống máy tính mạnh mẽ hơn mà không gặp phải giới hạn về nhiệt.
Công trình nghiên cứu của Giáo sư Ghasemi cho thấy cách kết hợp kiến thức vật lý với thiết kế dựa trên AI, có thể dẫn đến giải pháp thiết thực cho các vấn đề thực tế. Mặc dù công nghệ này vẫn đang giai đoạn nghiên cứu, nhưng nó hướng đến tương lai nơi các hệ thống làm mát thông minh hơn giúp duy trì hoạt động trơn tru công nghệ AI, ngay cả khi các máy móc ngày càng mạnh mẽ hơn bao giờ hết.
