وقد أدى النمو المتفجر في الحوسبة السحابية وخدمات التصفيق وشبكة المعلومات على شبكة الإنترنت إلى نشوء مطالب غير مسبوقة على البنية الأساسية للبيانات العالمية، حيث تستهلك مراكز البيانات البرية التقليدية كميات كبيرة من الطاقة والمياه والأراضي، مما يدفع المشغلين إلى البحث عن بدائل مستدامة وقابلة للاتساع، ومن أبرز الحدود التي يمكن الواعدة المحيط، وتواجه مراكز البيانات الخارجية - التي تتمتع بمزايا بحرية متطورة على متن السفن أو المجهزة بالحلات.

ما هي مراكز البيانات الخارجية الزاخرة؟

وتشكل مراكز البيانات الخارجية المزروعة مرافق متنقلة خاضعة لمراقبة المناخ مصممة للعمل في المحيط المفتوح، وهي عادة ما تبنى على هوايات متنقلة من السفن أو منابر عائمة مصممة لغرض معين يمكن أن ترسب في المياه العميقة أو تُغرق بالقرب من المناطق الساحلية، وتستضيف هذه المرافق خواديم ونظم تخزين ومعدات للتواصل ووحدات لإدارة الطاقة، وكلها مصممة لتواكب الظروف البحرية مثل تمزق المياه المالحة والموجات ورياح عالية.

ويختلف المفهوم عن مراكز البيانات المغمورة (مثل مشروع مايكروسوفت ناتيك) في تلك المراكز العائمة التي تعمل على السطح، مما يجعل الصيانة والارتقاءات أكثر سهولة، ويمكن تحديد مواقعها بالقرب من مزارع الرياح البحرية أو منشآت الطاقة المدوية، والاستفادة مباشرة من الطاقة المتجددة، ويتيح تنقلها للمشغلين نقل القدرة إلى الأسواق العالية المديونية أو المناطق شبه المنكوبة بالكوارث.

الابتكارات الأخيرة في مجال التصميم والتكنولوجيا

وقد أدت التطورات في الهندسة البحرية والتشغيل الآلي الرقمي إلى دفع مراكز بيانات عائمة من المشاريع التجريبية إلى أصول قابلة للاستمرار تجاريا، كما أن الابتكارات الرئيسية تعيد تشكيل هذا القطاع.

نظم التبريد المتقدمة

(ب) توفر المحيطات مغسلة حرارة طبيعية، وتستعمل تكنولوجيات التبريد الجديدة مياه البحر مباشرة أو عن طريق مبادلات الحرارة لتفريق حرارة الخواديم دون المبردات الكثيفة الطاقة المطلوبة على الأرض، وتستعمل تصميمات التبريد الحرارية المارة الأنابيب الحرارية والمشعات الكبيرة المغمورة في المياه، بينما تضخ النظم العاملة المياه العميقة الدودة من خلال حلقة مغلقة.

Renewable Energy Integration

ويمكن أن تكون المنابر المزروعة في مواقع مائية من التوربينات الريحية، والصفائف الشمسية، بل ومولدات الطاقة الملوّثة، وتكفل الابتكارات في إدارة الطاقة الهجينة إمدادات مستقرة على الرغم من تداخل مصادر الطاقة المتجددة، وتسمح تخزين البطاريات المزودة بالأجهزة الكهربائية والوصلات البينية الذكية لهذه المراكز بالعمل كحشود صغيرة، وتشتري أو تبيع فائض الطاقة للشبكات المحلية.

التشييد النموذجي

(د) بدلاً من بناء مرفق وحيد أحادي الأهمية، يتم تجميع مراكز البيانات العائمة من وحدات موحدة لبناء المصانع، وتتضمن كل وحدة عدداً محدداً مسبقاً من الرفوف، ومعدات التبريد، ولوازم الطاقة، ويمكن إضافة أو استبدال أو إصلاحها بصورة مستقلة، مما يقلل وقت البناء والقدرة على الاتساع استجابة للطلب، ويسهل هذا النهج أيضاً نقل المواد اللوجستية إلى ساحة منصة.

العمليات المستقلة

ويدير التشغيل الآلي الذي يحركه المعهد جميع جوانب عملية مركز البيانات العائمة تقريبا، ويرصد خوارزميات التعلم الماكنة حمولات الخواديم، ويتوقع احتياجات الصيانة، ويضبط مضخات التبريد وتوزيع الطاقة في الوقت الحقيقي، ويعالج الجهاز الآلي عمليات التنظيف والتفتيش بل ويعالج الإصلاحات الأساسية داخل الوحدات المغلقة، وهذا يؤدي إلى تقليل الحاجة إلى وجود موظفين في الموقع بصورة مستمرة .

فوائد مراكز البيانات الخارجية المزروعة

وتوفر مراكز البيانات الخارجية المتدفقة مزايا تتجاوز الرواية الواضحة لوضع الخواديم في البحر، وتحل خصائصها الفريدة عدة مشاكل ملحة تواجه مشغلي مراكز البيانات التقليدية.

خفض استخدام الأراضي

فالأراضي في المناطق الحضرية الكبرى شحيحة ومكلفة، حيث تتنافس مراكز البيانات مع الإسكان والصناعة والزراعة على الطرود المسطحة والمترابطة جيداً، وتستخدم مرافق التزحلق في المحيطات التي لا تخدم إلا غرضاً اقتصادياً ضئيلاً، كما أنها تتيح الحصول على أرض ذات قيمة أرضية، ] وتخفض آثار الجزر الحرارية الحضرية عن طريق نقل حمولات حرارية ضخمة بعيداً عن المدن.

تعزيز الأمن والقدرة على التكيف

وتوفر مواقع المحيطات النائية الحماية الطبيعية من العديد من التهديدات، فالهجمات البدنية والتخريب والسرقة أقل احتمالا بكثير عندما يكون المرفق على بعد أميال من الشاطئ، والكوارث الطبيعية مثل الفيضانات، والنيران البرية، والزلازل لها أيضا تأثير ضئيل على المنشآت البحرية، والمنابر المزروعة مصممة لإخراج العواصف وأمواج التسونامي، ويمكن أن تُسحب إلى ميناء آمن قبل حدوث إعصار.

Proximity to Renewable Energy Sources

وتولد المزارع الريحية الخارجية والصفوف الشمسية الطاقة مباشرة في البحر، حيث يتجنب المشغلون، من خلال تحديد مواقع مراكز البيانات المتاخمة لمصادر الطاقة هذه، فقدان النقل ورسوم الربط الشبكي، كما أن نوعية الطاقة أكثر استقراراً من إمدادات الشبكة الساحلية، التي يمكن أن تذبذب بسبب ارتفاع الطلب أو البنية التحتية المتروكة، وترمي بعض مراكز البيانات العائمة إلى استخدام كلفة

القدرة على التصعيد والنشر السريع

ويمكن للبناء المتنقل، إلى جانب النقل البحري، أن يضيف المشغلون القدرة في غضون أسابيع، ويمكن بناء وحدة جديدة في مصنع، يشحن إلى المنصة، ويدمج في غضون أيام، وهذا يتناقض مع التوسعات البرية التي تتطلب مبان جديدة وتصاريح ووصلات شبكية يمكن أن تستغرق سنوات، فمثلاً يمكن أن يمتد مركز بيانات عائم يخدم مدينة ساحلية من 1 ميغاواط إلى 10 ميغاواط بإضافة وحدات نموذجية ومنصات إضافية.

ألف - مزايا الطوارئ للسكان الساحليين

أكثر من 40% من سكان العالم يعيشون في حدود 100 كيلومتر من خط ساحلي، مراكز البيانات المزخرفة التي تقع بالقرب من هؤلاء السكان تخفض البيانات عن بعد المادي يجب أن تسافر، وتخفف من الرطوبة، وهذا أمر ذو قيمة خاصة بالنسبة للتطبيقات التي يتم وضعها في وقتها، مثل تداول الفيديو، وتعبئة المركبات على الإنترنت، والتحكم في المركبات بشكل مباشر، ونسخة من المركب المزود بالأجهزة الأرضية.

التحديات والنظر في المسألة

وعلى الرغم من وعدهم، تواجه مراكز البيانات البحرية العائمة عقبات كبيرة يجب التصدي لها من أجل اعتمادها على نطاق واسع.

Harsh Marine Environment

وتخلق مياه الصرف والرطوبة والحركة المستمرة ظروف عمل متينة ودينامية، ويجب أن تكون الخواديم والإلكترونيات مغلفة وختمية بشكل خاص، ويجب أن تقاوم المنابر التطهير الأحيائي، وأن ترتفع موجات تصل إلى 15 متراً، وأن تكون تيارات قوية، وأن تكون تكاليف الهندسة والمواد أعلى بكثير من تكاليف شراء مرافق قائمة على الأراضي.

الصيانة

وحتى مع العمليات المستقلة، يتطلب فشل المعدات تدخلا بشريا، إذ يتطلب الوصول إلى منصة على بعد أميال بحرية زوارق متخصصة أو طائرات هليكوبتر، ويجب تخزين قطع الغيار في الموقع أو تسليمها بسرعة، ويمكن أن يؤدي الطقس المكثف إلى تأخير الإصلاحات لأيام أو أسابيع، كما أن تصميمها على [(FLT:0)] هوو - تسامح مع الفشل في التبديل ، واستخدام عناصر احتياطية يمكن استبدالها بسهولة بواسطة وحدات آلية من نوع من الأسلحة تساعد على التخفيف من هذا.

التكاليف الرأسمالية الأولية المرتفعة

وبناء منبر مركز بيانات عائم، وتجهيزه بالطاقة الزائدة والتبريد، وإدماج النظم البحرية يمكن أن يكلف أكثر من 20 في المائة لكل ميغاوات من مركز بيانات تقليدية، ويستلزم تمويل هذه المشاريع عقودا طويلة الأجل مع العملاء والأطر التنظيمية الداعمة، ومع ذلك فإن الوفورات التشغيلية الناجمة عن التبريد الحر والطاقة المتجددة وانخفاض تكاليف الأراضي يمكن أن تسترد هذه القسط على مدى سنوات قليلة، ومع تزايد حجم التكنولوجيا والتنافس، يتوقع أن تسقط التكاليف الأولية.

الموافقة التنظيمية والبيئية

وتشمل هياكل نشر المياه البحرية تصاريح من السلطات البحرية والوكالات البيئية وحراس السواحل، وتشمل الشواغل الآثار على النظم الإيكولوجية البحرية، وممرات الشحن البحري، ومياه الصيد، ويجب على المشغلين إجراء تقييمات الأثر البيئي ، وقد يلزم تنفيذ تدابير مثل الهدوء الصوتي لحماية الثدييات البحرية، والتعاون مع الحكومات المحلية، وضمان المشاركة المجتمعية.

حالات الاستخدام والتطبيقات

فمراكز البيانات الخارجية المفلورة ليست مجرد مراكز نظرية - بل يجري نشرها بالفعل في حالات محددة تستخدم فيها مزاياها الفريدة.

حواسيب متطورة للعمليات البحرية

(ب) إنَّ التدوير والزيوت والغاز في الخارج والبحوث الأوقيانوغرافية تولد كميات هائلة من البيانات التي يجب معالجتها بسرعة، ويمكن أن تكون مراكز البيانات المزخرفة بمثابة محاور حاسوبية حافة، وتتناول البيانات من أجهزة الاستشعار والطائرات الآلية، والسفن المستقلة في الوقت الحقيقي بدلاً من انتظار نقلها إلى الشاطئ، مما يقلل من الطلب على النطاق الترددي على وصلات الساتلية ويتيح اتخاذ القرارات في مجال الملاحة.

تعزيز قدرة المركب الفرعي

ويمكن أن تعمل مراكز البيانات المزروعة بالقرب من هذه النقاط على أنها مراكز تجهيز متنقلة في محطات ساحلية حيث تتواصل مع الشبكات الأرضية، كما يمكن أن تكون مراكز اتصالات ومعالجات متنقلة ، مما يقلل من الحمولة على الهياكل الأساسية للرؤوس الكابلية، كما يمكن أن يوفر قدرة احتياطية للشبكات اللاسلكية، في حالة حدوث انقطاع في القنوات، يمكن أن يقوم مركز بديل عائم مؤقتا بإعادة تصميمه.

استعادة القدرة على العمل بعد الكوارث والاتصال في حالات الطوارئ

وعندما تدمر الزلازل أو الأعاصير أو الفيضانات مراكز البيانات الأرضية، يمكن سحب وحدات العائمة بسرعة لتوفير خدمات حاسوبية ووصلية طارئة، وتحمل طاقتها الخاصة ووصلات ساتلية، وتجعلها مستقلة عن الشبكات المتضررة، وتقوم المنظمات الإنسانية والحكومات باستكشاف مراكز بيانات متنقلة عائمة من أجل الاستجابة للكوارث [مركز تسونامي متأثر بالانتشار.]

الحاسوب العالي التكوين للتدريب على التنفيذ

وتحتاج نماذج التدريب على استخدام الطاقة الكبيرة في الحاسوب إلى طاقة هائلة وتولد كميات هائلة من الحرارة، ويمكن لمراكز البيانات المزخرفة أن تزيل بشكل فعال أن الحرارة ] تستخدم التبريد في مياه البحر، وتخفف من عقوبة الطاقة، كما أن مصادر الطاقة المتجددة المخصصة لها تقلل أيضاً من البصمة الكربونية لحجم العمل في مجال الطاقة الذرية، التي أصبحت تشكل حصة كبيرة من استهلاك الكهرباء في العالم.

الأثر البيئي والاستدامة

وفي حين توفر مراكز البيانات العائمة منافع بيئية على المرافق البرية، فإنها تشكل أيضا مخاطر إيكولوجية تتطلب إدارة دقيقة.

المساهمات الإيجابية

By using seawater cooling, floating centers avoid the vast amounts of freshwater consumed by traditional data centers. Their reliance on offshore renewables directly displaces fossil — Furthermore, moving data processing away from urban areas reduces the concentration of heat and electromagnetic radiation. Some designs incorporate artificial reef structures, creating new habitats for marine life. Overall, floating data centers can support

الآثار السلبية المحتملة

ويمكن أن يزعج بناء وزراعة المنصات النظم الإيكولوجية لقاع البحار، وقد تؤثر العواطف من مضخات التبريد والمولدات على الثدييات البحرية، ويمكن أن تتداخل الحقول الكهرومغناطيسية من كابلات الطاقة مع الملاحة والاتصالات في بعض الأنواع، ويجب على المشغلين تنفيذ برامج الرصد البيئي ] لكشف هذه الآثار وتخفيفها.

التوقعات المستقبلية

ولا تزال سوق مراكز البيانات البحرية العائمة غير مكتملة، ولكن المؤشرات تشير إلى النمو السريع، ووفقا لمحللي الصناعة، يمكن أن تصل السوق العالمية لمراكز البيانات البحرية إلى عدة بلايين دولار بحلول عام 2030، وقد استثمرت شركات التكنولوجيا الرئيسية، بما فيها مايكروسوفت وغوغل وإيكيينكس، في نماذج تحت الماء أو العائم، وسيؤدي تقارب عدة اتجاهات إلى التعجيل بالتبني:

  • Offshore wind capacity expansion:] Vast new wind farms will require nearby computing resources to process sensor data and manage grids.
  • Cable landing station bottlenecks:] As data traffic grows, coastal cities are struggling to expand cable landing stations.
  • Demand for carbon —neutral cloud services:] Enterprises are pressuring providers to offer sustainable options. Floating data centers with zero —carbon power will command instalment contracts.
  • Autonomous shipping and port digitization:] The rise of autonomous ships requires edge data centers in ports.

ومن المرجح أن نرى أول مزارع لمراكز البيانات العائمة التجارية تعمل قبالة سواحل أوروبا وشرق آسيا وأمريكا الشمالية في غضون السنوات الخمس القادمة، وستستخدم هذه المرافق كخطة نموذجية جديدة للبنية التحتية تسخر المحيط لتوليد الطاقة في عالم رقمي متصل ومرن ومستدام.

For more information on the environmental aspects of data center cooling, see the IEA’s analysis of data center energy use]. Explore a case study of early floating data center deployment by reading about ]Microsoft’s Project Natick experiments: