Trung tâm dữ liệu nổi và ngầm dưới biển quay lại đường đua, nhưng khó đọ sức với các siêu cơ sở nhiều gigawatt

Ý tưởng đặt trung tâm dữ liệu (datacenter) trên mặt nước hoặc dưới đáy biển đang thu hút sự chú ý trở lại, dù rủi ro cố hữu là nước và thiết bị CNTT vốn không phải cặp đôi lý tưởng. Sức hấp dẫn lớn nhất nằm ở khả năng làm mát tự nhiên gần như vô hạn. Đây là yếu tố ngày càng quan trọng khi các nhà vận hành triển khai nhiều hệ thống dùng GPU — bộ xử lý đồ họa, hiện là nền tảng chính cho các tác vụ AI vì có thể xử lý song song khối lượng tính toán rất lớn. Tuy nhiên, lợi thế làm mát phải đánh đổi bằng những bài toán khó như bảo trì, nâng cấp phần cứng và đặc biệt là cấp điện ổn định cho hạ tầng ngoài khơi.

Dự án mới nhất đến từ Trung Quốc, nơi một cơ sở dữ liệu ngầm dưới biển ngoài khơi đã chính thức đi vào hoạt động. Công trình do Highlander Digital Technology, có trụ sở tại Bắc Kinh, phát triển với công suất 24 MW, tương đương khoảng một nửa quy mô trung bình của một datacenter tại Mỹ. Điểm đáng chú ý là hệ thống này được cho là vận hành bằng hơn 95% điện xanh, chủ yếu lấy từ trang trại điện gió ngoài khơi lân cận. Cơ sở dự kiến phục vụ các khách hàng như China Telecom và một doanh nghiệp điện toán AI thuộc sở hữu nhà nước. Động thái này cũng phù hợp với xu hướng giảm “dấu chân carbon” — tức tổng lượng phát thải khí nhà kính gắn với hoạt động vận hành — mà Bắc Kinh đang thúc đẩy trong ngành hạ tầng số.

Trước Trung Quốc, Microsoft là cái tên nổi bật nhất với Project Natick. Đây là dự án thử nghiệm datacenter ngầm dưới biển, bắt đầu bằng một nguyên mẫu thả ngoài khơi California năm 2015, sau đó mở rộng sang giai đoạn hai với một mô-đun lớn hơn gần Scotland vào năm 2018. Khi thiết bị này được trục vớt năm 2020, Microsoft cho biết cụm máy chủ gồm 12 rack — tức các khung tiêu chuẩn để lắp đặt server và thiết bị mạng — với tổng cộng 864 máy chủ có tỷ lệ lỗi chỉ bằng một phần tám so với cụm đối chứng trên đất liền. Dù kết quả kỹ thuật được xem là tích cực, Microsoft cuối cùng không thương mại hóa mô hình này. Công ty chưa từng giải thích trọn vẹn lý do, nhưng giới quan sát cho rằng khó khăn trong việc tiếp cận thiết bị để bảo trì, sửa chữa hoặc nâng cấp, cùng bài toán cấp nguồn cho một khoang máy dưới biển, đã khiến mô hình trên đất liền vẫn thực tế hơn nhiều.

So với mô hình chìm dưới nước, datacenter nổi dường như đang nhận được nhiều quan tâm hơn. Cách tiếp cận phổ biến là đặt hạ tầng CNTT trên sà lan neo gần bờ hoặc thậm chí trên tàu biển. Google từng đăng ký bằng sáng chế cho thiết kế datacenter nổi từ năm 2008 và cân nhắc triển khai vào 2013, nhưng sau đó rút lui, được cho là vì thời gian và chi phí để đáp ứng các quy định an toàn hàng hải của liên bang Mỹ quá lớn. Dù vậy, Nautilus Data Technologies đã biến ý tưởng này thành hiện thực với một cơ sở ở Marseille, Pháp và một cơ sở tại Stockton, California. Hiện địa điểm Stockton vẫn hoạt động, cung cấp 6,5 MW tải CNTT — tức lượng điện trực tiếp dành cho máy chủ và thiết bị công nghệ thông tin, chưa tính toàn bộ phần hạ tầng phụ trợ.

Tại Nhật Bản, hãng vận tải biển Mitsui OSK Lines (MOL) bắt đầu nghiên cứu mô hình tàu kiêm trung tâm dữ liệu từ năm ngoái. Năm nay, MOL ký biên bản ghi nhớ (MoU, viết tắt của Memorandum of Understanding — thỏa thuận khung định hướng hợp tác) với Hitachi để phát triển cơ sở dữ liệu nổi từ một con tàu cũ, hướng tới vận hành vào năm 2027. Ban đầu, MOL từng hình dung một con tàu dài 120 mét có thể hỗ trợ công suất CNTT từ 20 đến 73 MW, và kế hoạch mới với Hitachi thậm chí có thể dùng tàu lớn hơn. Các hệ thống sẵn có trên tàu như điều hòa không khí, lấy nước và phát điện sẽ được tận dụng để phục vụ hạ tầng máy chủ. Ở Hàn Quốc, Samsung cũng đã ký MoU với chủ tàu Capital Clean Energy Carriers của Hy Lạp và tổ chức phân cấp hàng hải Lloyd’s Register để phát triển các “nông trại máy chủ nổi” bằng chính phương pháp đóng tàu hiện có. Samsung cho rằng mô hình này có thể giải quyết tình trạng thiếu quỹ đất, giảm chi phí làm mát và cắt giảm phát thải carbon.

Một trong những dự án tham vọng nhất thuộc về startup Panthalassa ở Portland, Oregon. Công ty này đang phát triển các cấu trúc nổi chạy bằng năng lượng sóng, hướng tới vận hành tự động giữa đại dương sâu. Theo các báo cáo, hệ thống sẽ kết nối với thế giới bên ngoài qua Starlink — mạng Internet vệ tinh của SpaceX, vốn dùng các vệ tinh quỹ đạo thấp để cung cấp độ trễ thấp hơn so với vệ tinh truyền thống. Tuy nhiên, môi trường nước mặn và chuyển động liên tục của sóng biển là kẻ thù tự nhiên của máy móc. Điều đó đặt ra câu hỏi lớn về độ bền, khả năng sửa chữa khi xảy ra sự cố giữa đại dương, cũng như tính khả dụng của đường truyền vệ tinh cho các tác vụ đòi hỏi luồng dữ liệu lớn và ổn định.

Các dự án datacenter nổi hoặc ngầm dưới nước rõ ràng đang mở ra một hướng đi mới cho hạ tầng số, nhất là tại những nơi khan hiếm đất hoặc gặp khó khăn về cấp phép xây dựng. Tuy nhiên, quy mô có thể là điểm nghẽn lớn nhất. Các hyperscaler — thuật ngữ chỉ những tập đoàn điện toán đám mây siêu lớn như Microsoft, Google, Meta hay Amazon, sở hữu hạ tầng ở quy mô cực lớn — hiện theo đuổi các khu phức hợp datacenter nhiều gigawatt. Gigawatt là đơn vị công suất khổng lồ, tương đương một tỷ watt, vượt xa tầm vóc của phần lớn mô hình trên sà lan hay tàu biển hiện nay. Vì vậy, datacenter trên nước nhiều khả năng sẽ chỉ phù hợp với các thị trường ngách như Singapore, nơi quỹ đất đặc biệt hạn chế, hơn là trở thành đối thủ thực sự của các siêu trung tâm dữ liệu trên đất liền.