مكونات أصغر يمكن أن يعني تحقيق وفورات كبيرة لمراكز البيانات: وجد الباحثون في برينستون ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة لتوفير قدر كبير من استهلاك الطاقة لمراكز البيانات مع جعل مكون إلكتروني رئيسي أصغر بكثير

المكون, يسمى تحويل الطاقة, يغير تدفق الكهرباء لتتناسب مع احتياجات قطع غيار الكمبيوتر الفردية. وتتطلب جميع أجهزة الكمبيوتر محولات لتوفير الطاقة, لكن الباحثين يركزون على تلك التي تعمل في مراكز البيانات. في الأبحاث المنشورة هذا العام و العام الماضي في معاملات IEEE على إلكترونيات الطاقة, ووصف الباحثون جانبين من جوانب نهجا جديدا لتصميم محولات الطاقة التي سوف يتقلص حجمها مع زيادة كفاءة استخدام الطاقة.

"كل كيلووات ساعة من الكهرباء المنتجة في مراكز البيانات السلطة يمر عبر مراحل متعددة من هذه المحولات,"قال برنستون مين جي تشن, أستاذ مساعد الهندسة الكهربائية و ال مركز Andlinger لشؤون الطاقة والبيئة, والمؤلف الرئيسي للالورقتين. "تحسين كفاءتها وتقليل حجمها يعني أن بإمكان مراكز البيانات أن يكون أصغر حجما وأكثر قوة في حين يقل استهلاكها من الكهرباء لنفس الطلب".

حاليا, المحولات إما مرحلة واحدة أو متعددة المراحل. إصدارات مرحلة واحدة رخيصة الصنع ولكن أقل تطورا ولا تستخدم لأنظمة عالية الأداء مثل مراكز البيانات. توفر إصدارات متعددة المراحل أداء أفضل ولكن تعقيدها يجعلها أكثر تكلفة وأكثر صعوبة لبناء.

على الجانب الأيمن من هذا الجهاز يتميز أربعة أزواج من الخلايا في ترتيب وحدات, توضح مجرد مثال واحد من نهج جديد لتصميم محولات الكهرباء. صورة فوتوغرافية: فرانك Wojciechowski

نهج تشن يجمع بين الروايتين إلى نوع جديد يسمى المدمجة متعددة المراحل تحويل الطاقة. يحافظ على النهج الجديد أداء تحويل متعددة المراحل لكنها أقل تكلفة وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. يستخدم هذا الأسلوب طريقة تصميم وحدات مع أجزاء إعادة التشكيل, السماح للمحولات ليكون أصغر جسديا وكذلك إلكترونيا أكثر تطورا من الإصدارات القديمة.

إذا اعتمدت, أن مراكز البيانات تكون قادرة على احتواء ثلاثة أضعاف عدد من الخوادم في فضاء معين. ويقدر الباحثون أن تكنولوجيتها انخفاض إهدار الطاقة من قبل 25 في المئة مقارنة مع المعدات التجارية الرائدة. الاعتماد الواسع النطاق للنظام المقترح من قبل مراكز البيانات يمكن أن ينقذ أكثر من $500 مليون سنويا في الامريكى. استهلاك الكهرباء. من حيث استهلاك الوقود الأحفوري, ويمثل هذا الرقم نفسه ما يعادل باتخاذ 1 مليون سيارة عن الطريق كل عام.

ونقل المفهوم من مختبر لصناعة تتطلب مهندسين لتعلم مجموعة جديدة من الأدوات والمفاهيم القائمة حول تصميم ومراقبة الطرق الفريدة التي تستخدمها التكنولوجيا. "لدينا طريقة تصميم يختلف كثيرا عن ما هي الشركات على دراية,"وقال تشن.

ما يزال, تشن تتصور مستقبل حيث يؤدي نهجه لمحولات الكهرباء التي يمكن برمجتها مع البرنامج لأي استخدام معين - وحدة واحدة والتي يمكن برمجتها لاستخدام الألواح الشمسية, مزارع الخوادم أو السيارات الكهربائية. والهدف على المدى الطويل, قال انه هو "الأجهزة التي تتيح لكثير من المرونة في الكيفية التي تدير السلطة".

تشمل غيرهم من الباحثين على ورقة خرام أفريدي, جامعة كولورادو, جلمود (الآن في جامعة كورنيل); Sombuddha تشاكرابورتي, شركة Texas Instruments; وديفيد بيرولت, معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. فازت الورقتين الأولى والثانية الجوائز جائزة المركز الورق من جمعية إلكترونيات القوى IEEE في 2017 و 2018, على التوالي.

مصدر: www.princeton.edu, سكوت ليون