איתני הטבע
התחקות אחר השורשים
לבקש ממישהו לתת תיאור חזותי של "הענן", או שירותי מחשוב ענן זה כמו לבקש תיאור חזותי של אוויר. פעילויות יומיומיות כמו הזמנות מקוונות, אפליקציות הודעות ומדיה חברתית לא יכולות להתרחש בלעדיו, אבל קשה לנסח בדיוק מהו במילים.
עם זאת, הענן והאוויר חולקים איכויות דומות שקל להבין. כמו אוויר, אנחנו יודעים שהענן תמיד סביבנו. אנחנו יודעים שבלעדיו החיים היו קשים מאוד, ואנחנו יודעים שלמרות ששניהם בלתי נראים לנו, הם נושאים בתוכם דברים יקרי ערך. מבחינת האוויר, מרכיבים אלה הם בעיקר מולקולות של חנקן וחמצן, ומבחינת הענן אלה הנתונים שלנו.
אבל ההבנה הבסיסית הזו רק מובילה לשאלות נוספות.
איך הנתונים שלנו הגיעו לענן מלכתחילה? לאן הם הולכים משם? היכן הם מאוחסנים ואיך הם זמינים 24/7?
התשובה לשאלות הערטילאיות האלה היא למעשה שאלה פיזית ומוחשית מאוד: מרכזי נתונים.
מרכזי נתונים הם עמוד השדרה של הענן של Microsoft. הם התשתית הפיזית שמאחסנת ומתחזקת אלפי שרתים, שמאחסנים ומעבירים את הנתונים שלנו דרך הענן. הם מספקים מקור אנרגיה קבוע, כמו גם את הסביבה הנקייה והקרירה הדרושה כדי לשמור שהשרתים יפעלו.
"כיום אנחנו מפעילים יותר מ-300 מרכזי נתונים ביותר מ-34 מדינות. צי מרכזי הנתונים שלנו שווה ערך לכ-700 מגרשי כדורגל", אומר נואל וולש, סגן נשיא תאגידי לתפעול ענן וחדשנות ב-Microsoft.
הביקוש לשירותי ענן גדל באופן עצום שנה אחר שנה, בין היתר בשל הזינוק לאחרונה בשימוש ב-AI ברחבי העולם, מה שאומר שגם תשתית מרכזי הנתונים של Microsoft נאלצה לצמוח בקצב מהיר.
שיקול מרכזי לצמיחה זו הוא כיצד מרכזי נתונים יכולים לענות על הביקוש הגובר בעולם למחשוב ענן באופן בר-קיימא עם ההשפעה הסביבתית והקהילתית הקטנה ביותר.
מרכזי נתונים משתמשים באנרגיה מאותה רשת חשמל שמפעילה בתים, משרדים ורמזורים. מכיוון שהם חייבים לפעול כל הזמן, גנרטורים לגיבוי המונעים בדיזל וספקי כוח אל-פסק עם סוללות חומצת עופרת היו באופן מסורתי עמודי התווך של הפעולות במקרה של הפסקות חשמל.
בנוסף, מכיוון שקנה המידה הפיזי של מרכזי נתונים יכול להיות עצום, יש להם טביעת רגל אקולוגית שניתן להתגבר עליה באזורים שבהם הם קיימים.
"חלק מרכזי בעבודה היומיומית שלנו הוא שיפור התכנון והיעילות התפעולית של מרכזי הנתונים שלנו כדי להפחית את מספר המשאבים הטבעיים שבהם אנחנו משתמשים", אומר וולש. "אנחנו עושים זאת על ידי הפיכת הקיימות לבסיס שלנו כשאנחנו עובדים לקראת ההתחייבויות שלנו, ועל ידי שינוי מתמיד של הפעילות היומיומית שלנו כדי למזער את ההשפעה שלנו על הסביבה".
הגישה היסודית לשיפור הקיימות של מרכזי נתונים היא חדשנות. על ידי עבודה עם צוותי מו"פ פנימיים ושיתוף פעולה עם מומחים חיצוניים, פרקטיקות פנימיות ומדיניות הציגו דוגמאות ברורות לתעשייה של היתרונות בבדיקה וביישום של גישות חדשות לבנייה ותפעול של אתרים אלה.
להיות שכן טוב
נקודת המוצא של חדשנות במרכז הנתונים של Microsoft נשענת על 3.8 מיליארד שנות מחקר ופיתוח של הטבע עצמו כדי לפתור אתגרים עיצוביים מודרניים באופן בר-קיימא. קייטלין צ'וזי, מנהלת ביומימיטיקה ומערכות אקולוגיות מתקדמות, היא מובילה מרכזית בעבודה זו.
"כשבניין נבנה, יש לו עלות אקולוגית, לכן אנחנו פועלים כדי למזער את הדברים האלה", אומרת צ'וזי. "מה שחשוב הוא שאנחנו מתכננים את האתר באופן הוליסטי ומערכתי תוך התחשבות במערכת האקולוגית המקומית".
קייטלין וצוותה מומחים בביומימיטיקה, שמשתמשים ומחקים פתרונות של צמחים, בעלי חיים וכוחות הטבע שהתבטאו באופן טבעי במשך מיליוני שנות אבולוציה. ניצול ביומימיטיקה יכול לעצב מחדש את מערכת היחסים של מרכזי נתונים עם כדור הארץ והמערכות האקולוגיות שלו. הקטע הוא להיות מתואמים ולתרום באופן חיובי לקהילות הקיימות שבהן אתרים פועלים.
לדוגמה, אתרים מסוימים הפכו בריכות מסורתיות לאגירת מי גשם לבתי גידול רטובים מעשה ידי אדם המסייעים לסנן ולשפר את איכות המים, ויוצרים בתי גידול למינים מקומיים לחיות בהם. אחרים בוחנים שימוש בזכוכית עם ציפוי אולטרה סגול מיוחד המחקה את המאפיינים של אנזימים אולטרה-סגולים בקורי עכביש שציפורים התפתחו כדי לזהות ולהימנע מהם, ומפחיתה מקרים שבהם הן מתנגשות בבניינים.
ציפורים התפתחו כך שהן מסוגלות לזהות ולהימנע מאנזימים אולטרה סגולים הנמצאים בקורי עכביש מסוימים. כדי להפחית את מספר המקרים שבהם ציפורים מתנגשות בחלונות, קייטלין והצוות בוחנים שילוב זכוכית אולטרה סגולית מיוחדת המחקה את המאפיינים של אותו אנזים.
מקירות ירוקים עם צמחייה אנכית שמגדילה את המגוון הביולוגי ועד מדרכות חדירות שמאפשרות למי גשמים לזרום לאדמה שמתחת, הטבע היה מורה מדהים לדרכים שיגרמו למרכזי נתונים להיות מסונכרנים יותר עם סביבתם.
חומרים המשמשים לבניית מרכזי נתונים סיפקו גם הזדמנויות נהדרות לקידום התחייבויות לקיימות באמצעות חדשנות.
"אם נשתמש בבית גידול ייחוס בריא ושלם כאמת מידה, למערכת האקולוגית הזו יש 100% תפקוד של מערכת אקולוגית. המודלים הראשוניים שלנו מראים שאנחנו יכולים לתכנן מרכזי נתונים שמתחזקים 75% מהתפקוד הזה".
קייטלין צ'וזי
בטון, חומר עיקרי במרכזי נתונים, אחראי ל-8% מכלל פליטות הפחמן העולמיות, מה שהופך אותו לאחד התורמים הגדולים ביותר של גזי חממה בכדור הארץ. כדי לקדם הפחתת פחמן עמוקה יותר, Microsoft עורכת פיילוט של תערובת בטון חדשה תוך שימוש בזכוכית ממוחזרת, שתפחית את הפחמן במבני לוחות בכמחצית. פיילוט נוסף בקנה מידה מעבדתי, בשיתוף עם Prometheus Materials, משתמש בחומרים מבניים העשויים מאבן גיר ובטון מבוסס אצות עם פוטנציאל להוריד את הפחמן במתקנים כמעט לאפס.
עם זאת, חדשנות בפתרונות בני-קיימא למה שקורה מחוץ למרכז נתונים וסביבו היא רק מחצית מהעבודה. מה שקורה בפנים חשוב לא פחות; ליתר דיוק, כיצד לשמור על החשמל דולק כל יום, 24/7, בכל האתרים הללו. אפילו הפסקת החשמל הקצרה ביותר תגרום לתגובות שרשרת עצומות בתשתית הענן.
מי שמתמודדת עם ה"איך" היומיומי של המשימה הענקית הזו היא אודרי לי, מנהלת בכירה של אסטרטגיית אנרגיה במרכזי נתונים. אודרי מפקחת על התכנון והאסטרטגיה המורכבים הכרוכים בהשגת חשמל למרכזי הנתונים, וקובעת כיצד שימוש זה משפיע על הקהילות שאיתן הם חולקים רשת חשמל.
"מבחינה היסטורית, מרכזי הנתונים של Microsoft נזקקו לחלק קטן יותר של רשת החשמל. אבל ככל שהביקוש גדל, דרשנו נתח גדול יותר מהרשת, ולכן חשוב להבין את ההשפעה שלנו", אומרת לי.
כדי להבין טוב יותר את הביקוש המוגבר הזה מרשת החשמל, עכשיו ובעתיד, הצוות של אודרי משתמש בגישה שנקראת מידול רשת, אשר חוזה את השימוש ברשת כך שניתן יהיה לתכנן אותה כראוי, באופן בר-קיימא ובזמן הנכון.
Microsoft אמנם אינה חברת אנרגיה, אך במובנים רבים היא חברת תשתיות, ומשאב רב ערך לכל תשתית ענן הוא אנרגיה. זו הסיבה ששיטות אנרגיה בנות קיימא ויצירת השפעה חיובית על הקהילה הן תחומי האחריות העיקריים של העסק.
אחת הדרכים ליצירת השפעה חיובית היא באמצעות ייצוב הרשת ותרומה חזרה לרשת.
לי הסבירה שככל שצריכת החשמל עולה, הביקוש וההיצע של חשמל ברשת לא תמיד תואמים. ל-Microsoft יש מערכות אספקה אל-פסק המופעלות באמצעות סוללות כגיבוי במקרה של הפסקת חשמל, שיכולות לספק שירות חזרה לרשת על-ידי העברה זמנית של חלק מהביקוש לחשמל של מרכזי נתונים לסוללות אלה, ובכך לתמוך בייצוב הרשת.
טיפוח מקורות חשמל חלופיים למערכות גיבוי אלה, כמו גם מערכות קירור לשרתים בתוך מרכזי נתונים, הוכיח את עצמו כהזדמנות גדולה נוספת לחדשנות.
מחדשים עם הטבע
ביומימטיקה
ביומימיטיקה עוסקת בלמידה מהמורה הוותיק ביותר בהיסטוריה: הטבע. מתחת לאפינו יש פתרונות נצחיים שניתן לשלב ולחקות כדי לפתור בעיות עכשוויות. כך אנו משפרים את התפקוד האקולוגי של מרכזי הנתונים עצמם.
מימן ירוק
מימן ירוק נוצר בתהליך שנקרא אלקטרוליזה, שבו מימן מתפצל ממולקולות מים ללא תוצרי לוואי מזיקים. מאמציה של Microsoft להרחיב סוג זה של כוח מימן לצי מרכזי הנתונים יהיו הראשונים במגזר האנרגיה ברחבי העולם.
ייצוב הרשת
ככל שצריכת החשמל עולה, הביקוש וההיצע לא תמיד תואמים. סיוע לרשת לשמור על איזון זה נמצא בליבו של ייצוב הרשת. למרכזי נתונים יש מערכת אל-פסק לגיבוי שפועלת תמיד במקרה של הפסקת חשמל. אפשר להעביר חלק מהביקוש שלנו לחשמל לאותם מקורות אנרגיה כאשר יש ביקוש גדול יותר ברשת, מה שתומך בייצוב שלה.
סוניה מלקי, מנהלת טכנולוגיית מימן
עתיד המונע על ידי חדשנות
"טכנולוגיית תאי דלק מימן מוסחרה בקני מידה קטנים יותר, אך Microsoft היא הראשונה שמדגימה ייצור של מגה-וואט בקנה מידה גדול למרכזי נתונים, והחלפה של הגנרטורים לגיבוי המופעלים באמצעות דיזל התומכים בפעילות רציפה במקרה של הפסקות חשמל ושיבושים אחרים בשירות", אומרת סוניה מאלקי, מנהלת טכנולוגיית מימן ב-Microsoft.
למימן ירוק יש פוטנציאל להיות מקור האנרגיה בר הקיימא המושלם בתעשיות שונות, כולל מרכזי נתונים, מבנים מסחריים ובתי חולים. תאי דלק PEM משלבים מימן וחמצן בתגובה כימית המייצרת חשמל, חום ומים – ללא בעירה, ללא חומר חלקיקי וללא פליטת פחמן.
הצוות של סוניה יוצר חידושי אנרגיה שיש להם פוטנציאל לשנות את משק האנרגיה כפי שאנו מכירים אותו כיום. הדגמת היישום של מימן ירוק בקנה מידה תעשייתי תביא קיימות רבה יותר באופן פנימי ותהווה טיעון חזק לחברות אחרות עם מטרות והתחייבויות דומות לעשות את אותו הדבר.
"אנו זקוקים לכלכלת מימן ירוק איתנה, הכוללת אספקת מימן ירוק, תאי דלק מימניים ואחסון מימן ליישום מוצלח של גנרטורים הפועלים על דלק מימן כאפשרויות גיבוי לחשמל בנות קיימא על מנת לנוע לעבר פתרונות של אפס פליטות פחמן".
סוניה מלקי
חידוש נוסף בפיתוח שמלהיב לא פחות מתא דלק מימני הוא טכנולוגיית לוחות קרים. יישום טכנולוגיה זו, הממחזרת מים חמים שהוצאו ממערכות קירור בחזרה כמים קרים, כבר הפך את המערכות של Microsoft ליעילות יותר ב-90% ממערכות מסורתיות. בסופו של דבר, זו תהיה מערכת לולאה סגורה לחלוטין שלעולם אינה דורשת מים ממקורות חיצוניים.
בנוסף למחזור מים למערכות קירור, תוכנית המרכזים המעגליים הראשונה מסוגה יכולה לעשות שימוש חוזר ולייעד מחדש חומרה ממרכזי נתונים, והיא בדרך להשתמש ב-90% שרתים ממוחזרים עד 2025.
ברור מהמאמצים הקולקטיביים הללו לחדש פתרונות שעתיד שבו למרכזי נתונים יש לא רק השפעה ניטרלית נטו על הסביבה, אלא גם השפעה חיובית, נמצא בהישג יד. כשהשימושים למחשוב ענן ברחבי העולם ממשיכים לגדול, מרכזי הנתונים של Microsoft יהיו שם כדי לענות על צורך זה ישירות בדרכים בנות הקיימא ביותר האפשריות.
קרדיטים לתמונות: מאט הווארד, דייב הופלר, איבן בנדורה, יוגש גוסאבי, ג'וש ווית'רס
