المؤلف: أرييل ديشابيل، درو أرمسترونج، مجلة بيتكوين؛ تم إعداده بواسطة: White Water، Golden Finance
يمكن تبسيط قصة التقدم البشري إلى قصة تحسين استخدام الطاقة. نحن نستخدم الطاقة لخلق النظام، بيولوجيًا واجتماعيًا. يمكن للطاقة الزائدة أن تخلق أشكالًا مختلفة من الثروة، مما قد يؤدي إلى تقنيات جديدة لاستخدام المزيد من الطاقة بكفاءة. وقد ألهمت هذه الحقيقة مفاهيم شهيرة مثل مؤشر كارداشوف، الذي يقيس الحضارات من خلال قدرتها على تسخير موارد الطاقة لأغراض مفيدة.
وتعد الحوسبة استمرارًا طبيعيًا لهذا المسعى. تعمل التقنيات الرقمية الحديثة على تحويل كميات متزايدة من الكهرباء إلى عمليات إنشاء قيمة متقدمة. جاءت الزيادة الأخيرة في الطلب على الحوسبة في المقام الأول من تقنيتين: تعدين البيتكوين، ومؤخراً، الحوسبة عالية الأداء ("HPC")، وتحديداً وحدات معالجة الرسومات ("GPUs") للذكاء الاصطناعي. يثير الارتفاع الكبير في استهلاك الطاقة الناجم عن هذه التقنيات العديد من الأسئلة: ما هو تأثير هذه التقنيات المتعطشة للطاقة على أنظمة الطاقة لدينا؟ بالنظر إلى أنهما يستهلكان كميات كبيرة من الطاقة من بعضهما البعض، فما نوع التفاعلات التي ستحدث بينهما؟ ماذا تعني هذه التطورات للبشرية؟
نحن نستكشف الخصائص الأساسية لكل من هذه التقنيات وكيف يمكنها بالفعل جعل أنظمة الطاقة أكثر كفاءة من خلال توفير أسواق بديلة للكهرباء الزائدة. وبناءً على هذا الاستكشاف، نعتقد أيضًا أن يعد تعدين البيتكوين والحوسبة عالية الأداء متكاملين ولا يتنافسان. وكما سنرى، فإن المقايضات الخاصة بكل منهما توفر قدرة تكافلية لتعظيم القيمة التي تخلقها موارد الطاقة، وبالتالي إفادة المجتمع ككل.
باختصار، نحن نؤيد الحد الأقصى الحسابي.
كفاءة الطاقة
تعتمد التكنولوجيا الحديثة على تحويل مصادر الطاقة المختلفة إلى كهرباء، وهذا يجلب معه بعض التحديات والمقايضات. وأهمها قابلية النقل المحدودة.
يرجع هذا إلى بعض الحقائق البسيطة. تتطلب الكهرباء شبكة، وهي في الأساس سلسلة واسعة من الدوائر التي تنقل الطاقة في الوقت الفعلي. ويجب أن تظل الشبكة متوازنة، وهذا يعني أن كمية الكهرباء المولدة يجب أن تكون مساوية تقريبًا لكمية الطلب في أي وقت.
يعد هذا صعبًا لسببين:
أولاً، لا يتم دائمًا توزيع موارد الطاقة بشكل ملائم، ودورات التطوير طويلة، وقدرات الإرسال غير متساوية.
ثانيًا، يعد النقل والتخزين باهظ الثمن، وفترات التسليم طويلة أيضًا، وغير فعالة. وتشير التقديرات إلى أن خسائر النقل والتوزيع تتراوح بين 8% إلى 15% بحلول الوقت الذي تصل فيه الكهرباء إلى المستهلكين المحليين، مع ارتفاع الخسائر الناجمة عن تخزين البطاريات على المدى الطويل.
والنتيجة هي أن استخدام الكهرباء فورًا عند المصدر يكون دائمًا أرخص وأكثر كفاءة من نقلها عبر الزمان أو المكان. ولذلك، فإن الحل الأكثر فعالية ليس نقل الكهرباء على نطاق أوسع وأكثر كفاءة إلى حيث يمكن استخدامها، ولكن نقل حالات الاستخدام إلى الكهرباء. تعتبر الحوسبة حالة استخدام مثالية لهذه الطاقة الزائدة لأنها كثيفة الطاقة، ومحمولة للغاية، وقابلة للتطوير، ولم نكتشف بعد حدود احتياجات الحوسبة. وفي الوقت نفسه، تشكل قيود "المساحة المادية" عاملاً مقيدًا قويًا للأشكال التقليدية لاستهلاك الطاقة مثل صهر الألمنيوم وتصنيعه.
أصبح تعدين البيتكوين حالة استخدام مثالية لفائض الكهرباء المحلي، مما يوفر حملًا قابلاً للتوزيع ومدرًا للدخل لموازنة الشبكة. في الآونة الأخيرة، كان للطلب على الحوسبة عالية الأداء، وخاصة وحدات معالجة الرسومات، تأثير لا يستهان به على استخدام الطاقة. يتوقع الكثيرون أن تتنافس التقنيتان على نفس موارد الطاقة، ولكن عندما نستكشف خصائص كل تقنية، سيصبح التعايش المحتمل واضحًا.
تعدين البيتكوين
يمكن اعتبار تعدين البيتكوين استهلاكًا غير مسموح به للطاقة. تعد آلية الإجماع على إثبات العمل الخاصة بالبيتكوين بمثابة دليل على الحوسبة كثيفة الاستهلاك للطاقة. يجب على القائمين بالتعدين إجراء هذه العملية الحسابية التي تستهلك الكثير من الطاقة لإنشاء كتل جديدة من المعاملات، وبالتالي تتم مكافأتهم بعملات البيتكوين. إن إثبات العمل هذا هو الذي يوفر ضمانات التسوية العالمية بطريقة لا مركزية وغير مرخصة.
من الناحية العملية، يبدو هذا وكأن ملايين أجهزة الكمبيوتر (التي تسمى اليوم بالدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات، أو "ASICs") تعمل في مراكز البيانات الأساسية حول العالم. أحد الأشياء الرائعة في تعدين البيتكوين هو طبيعتها غير المسموح بها؛ حيث يمكن لأي شخص، في أي مكان في العالم، الاتصال بـ ASIC. في الواقع، تسمح عملة البيتكوين للقائمين بالتعدين في جميع أنحاء العالم بالمشاركة في أسواق الطاقة العالمية؛ ومن لديه أقل تكاليف للكهرباء سيحقق أعلى الأرباح.
تعد هذه الشبكة اللامركزية العالمية أحد الأسباب التي تجعل شعبية البيتكوين مستمرة في النمو بشكل مطرد، حيث يبحث الناس عن طريقة للتشغيل على مدار الساعة، مع عدم وجود نقطة فشل واحدة، ولتجنب الحوافز الضارة المتمثلة في احتكار البنك المركزي للنظام النقدي والمالي الجديد.
بالمقارنة مع البنية التحتية لوحدة معالجة الرسوميات/HPC، يتميز تعدين البيتكوين بالخصائص التالية:
- < p> لا يلزم اكتساب العملاء
لا يلزم الدعم
HPC
البيانات تعد وحدات معالجة الرسوميات المركزية أحدث أشكال الحوسبة عالية الأداء، والتي تزايد الطلب عليها على مدار العامين الماضيين بسبب الاهتمام المتزايد بسرعة باختراقات الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي التي تعتمد عليها. تفتح هذه التقنيات فئات جديدة تمامًا من العمليات والقدرات الرقمية التي كانت مستحيلة في السابق، وقد بدأ استكشاف حالات الاستخدام الناتجة للتو. وسرعان ما أدى الارتفاع المفاجئ في الاهتمام بهذه التقنيات إلى جعل شركة NVIDIA، الشركة الرائدة في تصنيع وحدات معالجة الرسومات الأساسية، الشركة الأكثر قيمة في العالم.
في البداية، أدى هذا الارتفاع المفاجئ في الطلب إلى خلق اختناق شديد مع عدم كفاية إنتاج وحدات معالجة الرسومات نفسها. ومع ذلك، كان هذا مؤقتًا فقط مع مرور الوقت، ومع استمرار زيادة الإنتاج في تخفيف المشكلة، تحول التركيز بسرعة إلى اختناقات جديدة: مساحة حامل مركز البيانات والكهرباء الرخيصة. ونتيجة لذلك، تزايدت عمليات بناء مراكز البيانات الجديدة أينما توفرت إمدادات كبيرة ومستقرة من الكهرباء. وهذا يضع البنية التحتية لوحدة معالجة الرسومات في منافسة مع تعدين البيتكوين في العديد من المجالات ذات الطاقة الزائدة.
بالمقارنة مع تعدين البيتكوين، تتميز GPU/HPC بالخصائص التالية:
< li >لا يلزم وجود عميل
لا يلزم اكتساب العملاء
لا يلزم دعم العملاء
استخدام الكهرباء الزائدة لتقليل تكاليف التشغيل
شهد العقد الماضي طلبًا متزايدًا على تقنيات Bitcoin وAI/ML، مما يثبت فائدتها للمجتمع. وقد أدى هذا الطلب إلى زيادة في موارد الحوسبة الخاصة بكل منهما.
لتقليل تكاليف التشغيل، يتطلع كلا السوقين إلى الاستفادة من الطاقة الفائضة، حيث أن القيام بذلك غالبًا ما يكون أقل تكلفة. يؤدي هذا بطبيعة الحال إلى حل بعض أوجه القصور في الشبكة التي تمت مناقشتها أعلاه، ولكنه يعني أيضًا أن منشئي ومشغلي مراكز البيانات سيجدون أنفسهم يتساءلون عن أشكال الحوسبة التي ينبغي دعمها والاستثمار فيها في ظل نفس القدر من الطاقة المتاحة.
كلا الشكلين من الحوسبة يستهلكان الكثير من الطاقة ويعتمدان نسبيًا على الموقع (ما لم تكن الاعتبارات القانونية أو القضائية خارج نطاق هذه المقالة)، مما يجعلهما يبدوان متنافسين، لكن في الواقع يمكن أن يصبحا متكاملين إلى حد كبير أدوات لتعظيم الاستفادة من هذه القوة الزائدة أو العالقة.
تتميز أحمال عمل وحدة معالجة الرسومات (GPU) بتعقيد تشغيلي أعلى وتعطل أقل، بالإضافة إلى استثمارات رأسمالية أعلى مقدمًا. وهذا يجعله خيارًا سيئًا للاستفادة من التجاوزات القصيرة للكهرباء، مثل النوافذ القصوى لتوليد الطاقة من الألواح الشمسية. على عكس تعدين البيتكوين، غالبًا ما يكون عملاء GPU حساسين لقضايا مثل وقت التشغيل والتوافر. هناك استثناءات، مثل المثيلات الموضعية والأطر التي يمكن أن تتجاوز الفشل من مثل هذه الحالات، ولكن بشكل عام، فإن التسامح مع انقطاع البنية التحتية لوحدة معالجة الرسومات بسبب وجود العملاء لن يتطابق أبدًا مع تعدين Bitcoin. إلى جانب ارتفاع تكاليف رأس المال والتعقيد، في ظل هذه الظروف، يمكننا أن نتوقع أن يستمر تعدين البيتكوين في النمو ويصبح حملاً مرنًا للغاية وقابل للجدولة على الشبكة.
من ناحية أخرى، فإن فائض الطاقة المستمر، مثل الفرق الثابت بشكل أساسي بين التوليد الأساسي لمحطة الطاقة الكهرومائية أو الطاقة النووية والاستهلاك المحيط بها، يمثل فرصة للبنية التحتية لوحدة معالجة الرسومات لسد الفجوة وإنشاء الاستهلاك الأساسي الجديد وتوازن الفرصة المثالية. تفضل هذه السيناريوهات طبيعة البنية التحتية لوحدة معالجة الرسومات منخفضة التعطيل وتبرر زيادة الإنفاق والتعقيد التشغيلي لضمان إيرادات أعلى بشكل ملحوظ. وطالما أن دعم النطاق الترددي متاح لتسهيل أعباء عمل وحدة معالجة الرسومات (على الأقل 10 جيجابايت/ثانية، ومن الناحية المثالية 100 جيجابايت/ثانية)، ستوفر هذه المواقع دائمًا فرصًا أكثر ربحية من تلك المخصصة لتعدين البيتكوين.
إستراتيجية مركز البيانات الهجين
هناك أيضًا إستراتيجيات تستفيد من كلتا التقنيتين لزيادة الإيرادات والعائد على الاستثمار إلى أقصى حد .
أولاً، يمكن أن يكون تعدين البيتكوين بمثابة حمل أولي على موارد الطاقة حتى يصبح الموقع مناسبًا للحوسبة عالية الأداء. تشمل الأمثلة ما يلي: (1) استخدام مركز بيانات تعدين Bitcoin المعياري شبه المحمول لتحقيق الدخل من الطاقة أثناء بناء بقية البنية التحتية لمركز بيانات HPC (خطوط الطاقة/الإنترنت الزائدة عن الحاجة، والمباني، وأنظمة الطاقة الاحتياطية، وما إلى ذلك)؛ أو (2 ) استخدم تعدين البيتكوين لاستغلال موارد الطاقة الخاملة، والتي قد يتم استخدام بعضها في النهاية في الحوسبة عالية الأداء. في الواقع، يمكن اعتبار الصفقة التي أعلنتها Core Scientific مؤخرًا مع CoreWeave مثالًا على حدوث ذلك في البرية، حيث أدى تعدين البيتكوين إلى تطوير محطات فرعية كبيرة ومرفقات مراكز البيانات التي سيتم استخدامها في النهاية في الحوسبة عالية الأداء.
تتمثل الإستراتيجية الثانية الأكثر تقدمًا في الجمع بين أحمال عمل تعدين HPC وBitcoin، وذلك باستخدام تعدين Bitcoin كثقل موازن للتقلبات في استهلاك طاقة أحمال عمل HPC. في حين أن أحمال HPC تتطلب طاقة موثوقة، فإن "أحمال العمل الاستدلالية" التي تستضيف نماذج AI/ML للإنتاج يمكن أن تتقلب بناءً على مستويات الاستخدام في الوقت الفعلي للمستخدم، مما يؤدي إلى فترات نموذجية من النشاط العالي واستهلاك الطاقة وانخفاض النشاط وانخفاض استهلاك الطاقة. حتى الآن، تجاوزت قيمة HPC بشكل كبير أي أوجه قصور ناجمة عن تقلب استخدام الكهرباء، ولكن يمكن استخدام الطبيعة المرنة للغاية والقابلة للمقاطعة لتعدين البيتكوين لتوفير استهلاك مستقر للطاقة، وبالتالي تقليل أسعار الكهرباء الفعالة، بالإضافة إلى أنها يمكن أن توفر أيضًا توفيرًا إضافيًا. الإيرادات لمركز البيانات بأكمله. وقد وصف البعض هذه الإستراتيجية بأنها "مركز بيانات"، مع وجود الذكاء الاصطناعي في المقدمة وبيتكوين في الخلف. على الرغم من أن هذا النهج لا يزال في أيامه الأولى، إلا أنه يعد بالاستفادة الكاملة من تعدين HPC وBitcoin لتقديم أفضل عمليات نشر مركز البيانات ذات القيمة الممكنة باستخدام التكنولوجيا الحالية.
تأثير الصناعة
حتى وقت قريب، كان موفري المواقع المشتركة يهيمنون على صناعة مراكز البيانات. يقوم هؤلاء المزودون ببناء مرافق لاستضافة الخوادم الصناعية وتأجير المساحة والطاقة والاتصالات، وأحيانًا حتى الخوادم نفسها للمستأجرين. تقليديًا، كان معظم هؤلاء المستأجرين عبارة عن شركات كبيرة ومقدمي خدمات سحابية واسعة النطاق. وفي كثير من الحالات، قام هؤلاء المستأجرون على نطاق واسع والشركات أيضًا ببناء مراكز بيانات خاصة بهم لدعم نموهم.
لقد وصل تعدين البيتكوين بالفعل إلى مستوى صناعي منذ عام 2017 تقريبًا، حيث تم بناء مجمعات مراكز بيانات كاملة خصيصًا لدعم تعدين البيتكوين، وكانت الاختلافات في إنتاج واستهلاك الكهرباء في هذه المجالات كبيرة. والآن، في عامي 2023 و2024، نشهد تغييرات أكثر أهمية وإزعاجًا في السوق. مع تزايد الطلب على البنية التحتية لوحدة معالجة الرسومات، بدأت العديد من مراكز البيانات التي كانت تركز سابقًا على الموقع المشترك في شراء واستضافة البنية التحتية لوحدة معالجة الرسومات بنفسها. وفي الوقت نفسه، تتحرك شركات Hyperscalers خلف العداد، وتتواجد في مواقع مشتركة مع محطات توليد الطاقة ذات التحميل الأساسي الكبيرة، بحثًا عن طاقة رخيصة وموثوقة من أجل زيادة جديدة في الطلب على الحوسبة عالية الأداء. وهذا أمر جدير بالملاحظة بشكل خاص لأن مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة كانت الشكل الأكثر شعبية لتوليد الكهرباء في السنوات الأخيرة، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى الدعم الحكومي.
نتوقع ما يلي:
1. أن يستمر نمو الطلب على الطاقة لكلا شكلي الحوسبة.
2. سيصبح إنشاء مراكز بيانات جديدة هو عنق الزجاجة التالي في توسيع نطاق الحوسبة عالية الأداء، وسيتم إعادة استخدام عدد كبير من مرافق تعدين البيتكوين لحالات الاستخدام ذات الهامش الأعلى.
3. ستنتقل أجهزة التعدين إلى الحافة، مما يؤدي إلى العثور على مواقع نائية وأوجه قصور متغيرة تجعل أعباء عمل HPC غير مناسبة لتحقيق الدخل.
4. سيؤدي الجمع بين تعدين Bitcoin وHPC في "مركز بيانات البوري" إلى الاستفادة من إمكانات الإيرادات العالية لـ HPC ومرونة تعدين Bitcoin، مما يؤدي إلى تحقيق التوازن الفعال بين استهلاك الطاقة وشبكات الطاقة المحلية مع التفوق في الأداء على استراتيجية مراكز البيانات التقليدية. .
الاستنتاج
عندما تظهر تقنيات جديدة كثيفة الاستهلاك للطاقة، يميل الناس إلى القلق بشأن كفاءتهم في استخدام الطاقة وتأثيراتها الخارجية. ولا يعد تعدين البيتكوين والحوسبة عالية الأداء (HPC) استثناءً، حيث يدعو السياسيون والتقنيون المتهورون على حد سواء إلى التخفيف منها أو السيطرة عليها. لكن هذه التكنولوجيا المستهلكة للطاقة تمثل اتجاها طبيعيا في التقدم البشري. بالإضافة إلى الأداة الواضحة التي توفرها شبكة تسوية Bitcoin وأحمال عمل الذكاء الاصطناعي/تعلم الآلة، يمكننا إثبات أنه يمكن نشرها بطريقة فعالة تعمل على تعظيم استخدام موارد الطاقة الجديدة والحالية لتحقيق غرض اقتصادي مفيد.
JinseFinance
Bitcoinist
Cointelegraph