سنگاپور در اقدامی کمسابقه برای کاهش مصرف انرژی و آب در مراکز داده، یک دیتاسنتر زیستی راهاندازی کرده است که بهجای تکیه کامل بر تراشههای سیلیکونی، از سلولهای زنده مغز انسان برای پردازش داده استفاده میکند. این مرکز با همکاری استارتاپ استرالیایی Cortical Labs و اپراتور دیتاسنتر DayOne در دانشگاه ملی سنگاپور فعالیت میکند و از ۲۶ تیر ۱۴۰۵ وارد مرحله عملیاتی شده است.
این مرکز در حال حاضر ۲۰ واحد رایانش زیستی موسوم به CL1 دارد. برخلاف دیتاسنترهای متعارف که برای کارکرد تراشههای قدرتمند به برق و سامانههای خنککننده گسترده نیاز دارند، این سیستمها از سلولهای عصبی زنده برای انجام برخی وظایف پردازشی استفاده میکنند.
سرورهای زیستی چگونه کار میکنند؟
هر واحد CL1 دستکم ۲۰۰ هزار نورون رشدیافته در آزمایشگاه را روی یک تراشه سیلیکونی مجهز به الکترود جای میدهد. این سلولهای عصبی از طریق بازبرنامهریزی سلولهای خونی به دست آمدهاند و میتوانند با سیستم کامپیوتری از طریق سیگنالهای الکتریکی ارتباط برقرار کنند.
در واقع، تراشه سیلیکونی همچنان بخشی از ساختار این رایانه زیستی است؛ اما بخش پردازشی اصلی آن را شبکهای از نورونهای زنده تشکیل میدهد. الکترودها سیگنالهای عصبی را دریافت و به کامپیوتر منتقل میکنند تا فعالیت نورونها در قالب محاسبات قابل استفاده قرار گیرد.
البته این سلولها برای زنده ماندن به شرایط ویژهای نیاز دارند. تکنسینهای آزمایشگاه تقریباً هر سه روز یکبار نورونها را با ترکیبی از شکر، مواد مغذی و مواد تنظیمکننده pH تغذیه میکنند. سامانههای جانبی نیز اکسیژن، نیتروژن و دیاکسید کربن موردنیاز سلولها را تأمین میکنند.
رایانههای زیستی برای چه کارهایی مناسب هستند؟
چانگ هان ونگ، بنیانگذار و مدیرعامل Cortical Labs، معتقد است رایانش زیستی در شرایطی که دادههای آموزشی محدود هستند و محیط موردنظر رفتارهای غیرقابلپیشبینی دارد، میتواند مزیتهایی نسبت به سیستمهای سنتی داشته باشد.
به گفته او، یکی از نمونههای این کاربرد، آموزش رباتهای انساننما است. برای آموزش چنین رباتهایی در تمام موقعیتهای واقعی، حجم عظیمی از داده مورد نیاز است و در برخی سناریوها داده کافی برای آموزش مدلهای سنتی وجود ندارد.
ونگ همچنین معتقد است رایانههای زیستی میتوانند در زمینههایی مانند تشخیص ناهنجاریهای امنیت سایبری کاربرد داشته باشند؛ بهویژه در شرایطی که امکان دسترسی به مجموعهدادههای بسیار بزرگ وجود ندارد.
بااینحال، این فناوری قرار نیست در آینده نزدیک جای تراشههای قدرتمند سیلیکونی را در تمام کاربردها بگیرد. مدیرعامل Cortical Labs نیز تأکید کرده است که تراشههای متعارف همچنان برای محاسبات سریع، دقیق و تکرارپذیر برتری دارند؛ همان نوع محاسباتی که زیربنای مدلهای زبانی بزرگ مانند ChatGPT را تشکیل میدهد.
مصرف برق دیتاسنتر زیستی چقدر است؟
یکی از جذابترین ویژگیهای CL1 مصرف بسیار پایین انرژی آن است. هر واحد CL1 با احتساب تجهیزات موردنیاز برای حفظ شرایط زیستی نورونها، تنها حدود ۳۰ وات برق مصرف میکند.
برای مقایسه، یک تراشه هوش مصنوعی Nvidia H100 SXM میتواند تا حدود ۷۰۰ وات برق مصرف کند. یک سرور مجهز به هشت تراشه H100 نیز در مجموع حدود ۱۰ هزار و ۲۰۰ وات انرژی مصرف میکند.
این اختلاف مصرف انرژی میتواند در آینده برای مراکز داده اهمیت زیادی داشته باشد؛ بهخصوص در مناطقی که با محدودیت منابع برق یا آب مواجه هستند. البته مقایسه مستقیم CL1 با سرورهای مجهز به H100 کاملاً همارز نیست، زیرا این دو فناوری برای انجام یک نوع محاسبات و یک سطح از عملکرد طراحی نشدهاند.
هزینه استفاده از رایانه زیستی چقدر است؟
رایانش زیستی فقط یک پروژه آزمایشگاهی نیست و در حال حاضر امکان استفاده تجاری و دانشگاهی از منابع پردازشی CL1 نیز فراهم شده است.
مشتریان برای دسترسی به منابع پردازشی یک واحد CL1 باید ماهانه حدود ۲ هزار و ۲۰۰ دلار پرداخت کنند. این مبلغ تقریباً نصف هزینه اجاره یک تراشه هوش مصنوعی ردهبالا در برخی پلتفرمهای ابری بزرگ عنوان شده است.
با وجود این، آینده این فناوری هنوز به میزان زیادی به مشخصشدن کاربردهای واقعی آن وابسته است. دیتاسنتر زیستی سنگاپور نشان میدهد مسیر توسعه رایانش لزوماً به افزایش تعداد و توان تراشههای سیلیکونی محدود نیست و ممکن است در آینده، سلولهای زنده نیز به بخشی از زیرساخت محاسباتی تبدیل شوند.
