وقتی پای مغز انسان به دیتاسنترها باز می‌شود؛ سنگاپور کامپیوترهای بیولوژیکی ساخت

سنگاپور برای کاهش مصرف انرژی و آب در دیتاسنترها، سراغ فناوری متفاوتی رفته است. نخستین دیتاسنتر بیولوژیکی این کشور در دانشگاه ملی سنگاپور راه‌اندازی شده و برخلاف دیتاسنترهای معمول که از تراشه‌های سیلیکونی برای پردازش داده استفاده می‌کنند، به سلول‌های زنده مغز انسان متکی است.

این مرکز که در مرکز علوم زیستی دانشگاه ملی سنگاپور قرار دارد، حاصل همکاری استارتاپ بیوتکنولوژی استرالیایی Cortical Labs، دانشگاه ملی سنگاپور و اپراتور دیتاسنتر DayOne است و فعالیت خود را از 16 جولای 2026 آغاز کرده است. این پروژه در ابتدا با هدف تحقیق و توسعه مشترک راه‌اندازی شده و Cortical Labs پیش‌تر نمونه تجاری مشابهی را در ملبورن استرالیا راه‌اندازی کرده بود.

دیتاسنتر بیولوژیکی سنگاپور در حال حاضر از 20 واحد کامپیوتر بیولوژیکی CL1 تشکیل شده است. هر واحد حداقل 200 هزار نورون آزمایشگاهی دارد که روی یک تراشه سیلیکونی مجهز به الکترود قرار گرفته‌اند. این نورون‌ها از سلول‌های خونی به دست آمده‌اند که با فرآیند برنامه‌ریزی مجدد به سلول‌های بنیادی تبدیل شده‌اند و سپس برای تولید نورون مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

نورون‌های زنده از طریق الکترودها با سیستم کامپیوتری ارتباط برقرار می‌کنند و سیگنال‌های الکتریکی تولیدشده توسط فعالیت عصبی آن‌ها به داده‌های قابل پردازش تبدیل می‌شود. البته برخلاف تصور، این سیستم کاملاً بدون سیلیکون نیست؛ تراشه سیلیکونی زیر نورون‌ها نقش رابط میان سلول‌های زنده و رایانه را ایفا می‌کند.

نگهداری این «سرورهای زنده» نیز تفاوت زیادی با دیتاسنترهای معمولی دارد. تکنسین‌های آزمایشگاه باید هر 3 روز یک‌بار سلول‌های مغزی را با ترکیبی از شکر، مواد مغذی و بافرهای تنظیم pH تغذیه کنند. علاوه بر این، یک سیستم تأمین گاز، اکسیژن، نیتروژن و دی‌اکسیدکربن مورد نیاز سلول‌ها را فراهم می‌کند تا نورون‌ها زنده بمانند.

با وجود این، تراشه‌های سیلیکونی همچنان در بسیاری از کاربردها برتری دارند. ونگ تأکید می‌کند که برای محاسبات سریع، دقیق و تکرارپذیر که زیربنای مدل‌های زبانی بزرگ مانند ChatGPT هستند، فناوری‌های سیلیکونی همچنان گزینه بسیار مناسب‌تری محسوب می‌شوند.

مزیت بزرگ دیتاسنترهای بیولوژیکی اما مصرف انرژی بسیار پایین آن‌ها است. هر واحد CL1 با احتساب تجهیزات مورد نیاز برای زنده نگه داشتن سلول‌ها تنها حدود 30 وات برق مصرف می‌کند؛ رقمی که حتی از مصرف یک ماشین‌حساب دستی نیز کمتر است.

برای مقایسه، تراشه هوش مصنوعی Nvidia H100 SXM هنگام اجرای پردازش‌های سنگین می‌تواند تا 700 وات برق مصرف کند. یک سرور مجهز به 8 تراشه H100 نیز همراه با سایر سخت‌افزارهای مورد نیاز می‌تواند حدود 10,200 وات انرژی مصرف کند.

دیتاسنترها در این کشور سهم قابل توجهی از مصرف برق و آب را به خود اختصاص داده‌اند و سنگاپور در سال 2019 حتی ساخت دیتاسنترهای جدید را به‌طور موقت متوقف کرد تا برای توسعه پایدارتر زیرساخت‌های دیجیتال برنامه‌ریزی کند. مصرف برق دیتاسنترها حدود 5.3 درصد از کل مصرف برق کشور در سال 2019 بود و این رقم در سال 2020 به حدود 7 درصد افزایش یافت.

Cortical Labs همچنین مدل تجاری این فناوری را آزمایش کرده است. مرکز این شرکت در ملبورن اکنون 120 واحد CL1 دارد و حدود 20 مشتری شامل شرکت‌ها و دانشگاه‌ها از منابع پردازشی آن برای تحقیق در زمینه‌هایی مانند رباتیک و بازی استفاده می‌کنند.

هزینه دسترسی به منابع پردازشی یک CL1 حدود 2,200 دلار در ماه است؛ رقمی که تقریباً نصف هزینه 4,300 دلاری اجاره یک تراشه هوش مصنوعی رده‌بالا برای آموزش و اجرای مدل‌های AI در برخی پلتفرم‌های ابری بزرگ است.

قرار است ظرفیت مرکز سنگاپور در آینده به 1,000 واحد CL1 افزایش پیدا کند؛ البته این توسعه منوط به دریافت مجوزهای قانونی و پشت سر گذاشتن آزمایش‌های مربوط به بهره‌وری انرژی و ایمنی است.