Datacentra a servery, které napájí umělou inteligenci a cloudové služby, se stávají energetickými monstry. Z celkové spotřeby energie může chlazení představovat až 40 %. Každý nový model AI znamená nejen vyšší výkon, ale i větší teplo - a právě to se stává limitem dalšího rozvoje.

Vědci z University of California San Diego proto hledali způsob, jak tento problém vyřešit bez potřeby drahých ventilátorů, hlučných chladicích věží nebo složitých kapalinových systémů. A uspěli - pomocí technologie, která využívá přirozený fyzikální proces - odpařování.

Základem nového systému je tenká vláknitá membrána, složená z mikroskopických pórů propojených do jemné sítě. Kapalina, která proudí pod membránou, se přirozeně vzlínáním dostává na povrch, kde se odpařuje a přitom odvádí teplo pryč.

Tento proces probíhá bez přídavné energie - nepotřebuje čerpadla, ventilátory ani ventilátory. Stačí fyzika sama. V laboratorních testech membrána dokázala odvádět až 800 wattů tepla na jeden centimetr čtvereční, což je výkon, jakého běžné chladicí systémy nedosahují ani s aktivním pohonem.

Zdroj: Shutterstock

Výhody oproti klasickému chlazení

Tradiční chlazení v datacentrech spotřebovává nejen elektřinu, ale i obrovské množství vody. Odpařovací věže a vodní okruhy musí být nepřetržitě napájené a údržba je nákladná.

Nová membrána naproti tomu pracuje pasivně, bez mechanických částí a bez rizika varu nebo ucpání - díky přesně zvolenému rozměru pórů. Vědci ji původně vyvíjeli pro filtrační systémy, ale její vlastnosti se ukázaly jako ideální právě pro odvádění tepla.

„Odpařování má vyšší hustotu přenosu tepla než proudění vzduchu nebo kapaliny,“ vysvětlil profesor Renkun Chen, který projekt vedl. „Klíčem je mít materiál, který zvládne rovnováhu mezi průchodností a pevností - a to se nám podařilo.“

Tým nyní pracuje na prototypu takzvaných cold plates - plochých modulů, které se připevňují přímo na procesory a grafické čipy. Pokud testy dopadnou podle očekávání, technologie by se mohla dostat do komerční praxe během několika let.

Cílem je nejen zlepšit výkon chlazení, ale i snížit energetickou stopu datacenter, která dnes spotřebovávají tolik elektřiny jako celé menší státy. A pokud se trend růstu AI nezmění, do roku 2030 by se mohla spotřeba energie na chlazení dokonce zdvojnásobit.

Zajímavé je, že samotná membrána vznikla původně pro úplně jiný účel - filtrační systémy. Nikdo netušil, že právě tento materiál může zvládnout i extrémní tepelný výkon bez poškození. V tom spočívá síla současného výzkumu - spojování disciplín, které spolu na první pohled nesouvisejí.

Profesor Chen k tomu dodává: „Nejde jen o chlazení - jde o nový způsob, jak přemýšlet o materiálech. Dřív jsme se soustředili na vodivost nebo proudění, teď zkoumáme fyzikální procesy, které se dějí samy.“