تذبذبات الطاقة الصادرة عن الذكاء الاصطناعي تحطم العنفات وتقتل البطاريات وتهدد شبكة الكهرباء الأمريكية

كيف تخلق مجموعات وحدات معالجة الرسوميات (GPU) صدمات كهربائية خلال أجزاء من الثانية

أثناء تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي، تقوم عشرات الآلاف من وحدات معالجة الرسوميات (GPUs) بمزامنة عملها. عندما تنهي جميعها خطوة حسابية، أو تنتظر التحقق من النقاط (checkpointing)، أو تبدأ دفعة جديدة، يمكن أن يتأرجح الطلب على الطاقة من الحمل الكامل إلى الصفر تقريبًا والعكس في أقل من ثانية . هذه التقلبات لا تشبه أي شيء تنتجه مراكز البيانات التقليدية. يمكن أن تظهر زيادات في الطاقة تعادل استهلاك المصانع والبلدات أو حتى المدن وتختفي في ثوانٍ، مما يخلق صدمات متكررة تكافح المعدات المتصلة لاستيعابها .

ذكر درو باجلينو، المدير التنفيذي السابق في تيسلا والذي أسس شركة هيرون باور، أن الذكاء الاصطناعي يشهد أحيانًا ارتفاعًا في استخدام الطاقة بنسبة تصل إلى 50% فوق طاقته التصميمية، "لذا فإن منشأة بقدرة 1 غيغاواط قد تستخدم 1.5 غيغاواط لجزء من الثانية" .

تلف المعدات: عنفات متشققة وفشل مبكر للبطاريات

عنفات الغاز والرنين الميكانيكي

في منشأة "كولوسس" التابعة لـ xAI في ممفيس - التي تم بناؤها في 122 يومًا وكانت تعمل في البداية بواسطة عشرات من عنفات الغاز المؤقتة التي تعمل بالميثان - تسببت التقلبات السريعة والمتكررة في الطاقة الصادرة من مجموعات وحدات معالجة الرسوميات في حدوث رنين ميكانيكي وتشققات مادية في العنفات . وفقًا للتقارير، قام المهندسون بكتابة نواة (kernel) مخصصة أجبرت وحدات معالجة الرسوميات على استهلاك طاقة إضافية عندما كان الطلب منخفضًا، مما أدى إلى تسوية الحمل ولكن مع زيادة إجمالي استهلاك الطاقة . اقترح إيلون ماسك لاحقًا تركيب بطاريات تسلا ميغاباك بين العنفات ووحدات معالجة الرسوميات لامتصاص التقلبات بالكامل .

البطاريات الاحتياطية والمولدات وأنظمة التبريد

يتم تدوير البطاريات الاحتياطية وأنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) بشكل متكرر أكثر مما صُممت له، مما يؤدي إلى تدهور متسارع وفشل مبكر . تشير تقارير متعددة من مرافق إلى أن البطاريات والمولدات وأنظمة التبريد تتعطل أو تبلى بشكل أسرع بكثير من المتوقع . تواجه البنية التحتية للتبريد صعوبة في مواكبة التغيرات المفاجئة في الحمل، مما يقلل أيضًا من عمر المعدات .

يؤكد مسح أكاديمي للطلب على الكهرباء في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي أن مجموعات وحدات معالجة الرسوميات الكبيرة تنتج تقلبات في الطاقة تصل إلى مئات الميغاواط في غضون ثوانٍ، مما يخلق تحديات كبيرة للأنظمة المتصلة .

الأثر المالي: انخفاض وقت التشغيل وارتفاع التكاليف

انخفاض وقت التشغيل إلى 80%

شهدت بعض مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي انخفاضًا في وقت التشغيل الفعلي إلى حوالي 80%، وهو أقل بكثير من المعيار النموذجي البالغ 99.99% المتوقع في مراكز البيانات المؤسسية . حتى بضع دقائق من فقدان وقت التشغيل يمكن أن تضرب الإيرادات بشدة: في المرافق التي تبلغ قيمتها عشرات المليارات من الدولارات، تمثل كل دقيقة توقف خسائر بمئات الآلاف من الدولارات من إيرادات الحوسبة المفقودة .

مخاطر تريليون دولار والتكاليف الخفية

تصف تقارير بلومبرغ وفورتشن التكلفة التراكمية لاستبدال المعدات المتسارع، والانقطاعات غير المخطط لها، وفقدان قدرة الحوسبة، بأنها تضع قاعدة الاستثمار في البنية التحتية للذكاء الاصطناعي والتي تريليون دولار تحت الضغط . إلى جانب وقت التوقف المباشر، يواجه المشغلون تكاليف صيانة أعلى، ودورات استبدال أقصر للعنفات والبطاريات، والحاجة إلى حلول برمجية مخصصة لتسوية الطلب على الطاقة - وكلها تضيف نفقات غير مخطط لها .

استقرار الشبكة: أعلى تحذير من NERC

انخفاض الحمل بمقدار 1800 ميغاواط في أقل من ثانية

وثقت NERC فئة جديدة من تهديد الموثوقية: مجمعات تدريب الذكاء الاصطناعي كبيرة الحجم لدرجة أنه عندما تتعطل أنظمة الحماية التلقائية الخاصة بها، فإنها يمكنها سحب أكثر من 1800 ميغاواط من نظام الطاقة الرئيسي في أقل من ثانية - أسرع مما يمكن لأي مشغل بشري أو تحكم تقليدي في الشبكة التفاعل . لاحظ كل من الربط الكهربائي الشرقي (Eastern Interconnection) ومجلس الموثوقية الكهربائية في تكساس (ERCOT) بالفعل أحداث انخفاض في الحمل بحوالي 1500 ميغاواط ناتجة عن حساسية مراكز البيانات لاضطرابات الجهد .

في يوليو 2024، تسبب عطل طبيعي في الشبكة في شمال فيرجينيا في فصل مفاجئ لأكثر من 1500 ميغاواط من حمل مراكز البيانات عبر 25-30 محطة فرعية .

ثالث تحذير من المستوى الثالث فقط في تاريخ NERC

في منتصف عام 2026، أصدرت NERC تحذيرها الأكثر إلحاحًا من المستوى الثالث - وهو ثالث تحذير فقط من نوعه في تاريخها - مسلطة الضوء على "مخاطر كبيرة" على نظام الطاقة الرئيسي من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي فائقة الضخامة . يوجه التحذير مخططي ومشغلي شبكات النقل إلى تطوير متطلبات بيانات النمذجة، وجمع بيانات عن الحد الأدنى والحد الأقصى للاستهلاك، ودراسة تكوين الحمل . كما شكلت NERC فريق عمل لمعالجة هذه المخاطر، مما قد يؤدي إلى معايير موثوقية إلزامية جديدة .

أسرع مما يمكن بناء البنية التحتية

يحذر تقرير NERC عن حالة الموثوقية لعام 2025 من أن مراكز البيانات يتم تطويرها بشكل أسرع من البنية التحتية للتوليد والنقل اللازمة لدعمها، مما يخلق فجوة هيكلية في الموثوقية . تشير الوكالة إلى أن حساسية الجهد واستخدام الطاقة المتغير بسرعة والذي غالبًا ما لا يمكن التنبؤ به لهذه المرافق يخلق تحديات تشغيلية جديدة يجب أن تعالجها "نماذج أكثر دقة" .

ما الذي يتم فعله

يستكشف المشغلون استخدام وسائد البطاريات - مثل بطاريات تسلا ميغاباك - الموضوعة بين أحمال وحدات معالجة الرسوميات المتقلبة ومعدات التوليد الحساسة لامتصاص التقلبات . بدأت xAI أيضًا في إزالة بعض عنفات الغاز المؤقتة الخاصة بها مع ظهور محطات فرعية جديدة للشبكة في ممفيس .

لكن التحدي الأساسي لا يزال قائماً: أعباء عمل الذكاء الاصطناعي تفرض نمط تحميل لم يتم تصميم الشبكة للتعامل معه أبدًا. دعت NERC إلى وضع معايير نمذجة جديدة، وتنسيق تشغيلي، وأطر تنظيمية لمعالجة المخاطر الفريدة لأحمال الذكاء الاصطناعي شديدة التقلب على نطاق غيغاواط .