مراكز البيانات والعملات الرقمية: الاستعداد للمستقبل

المقالة التالية هي مشاركة ضيف من شين نايغل، رئيس التحرير في The Tokenist.

منذ إطلاق الشبكة الرئيسية لبيتكوين في عام 2009، تزايد الوعي بالعملات الرقمية بشكل مطرد، مما أحدث تأثيرات متتالية عديدة. أولاً، عملت كوسيلة لكشف طبيعة النقود والسبب وراء أهميتها للبقاء خارج نطاق البنوك المركزية وأهمية العرض الثابت لتقييم العملة.

ثانياً، أثارت بيتكوين صناعة كاملة من العملات المشفرة، مما عزز الحجة للخدمات المالية اللامركزية التي تزيل الحواجز لصالح العقود الذكية المدعومة بشبكات البلوكشين. ومع نمو هذا القطاع الذي تبلغ قيمته 2.2 تريليون دولار، تبرز البنوك في وضعية تفقد دورها كوسطاء موثوقين.

ثالثاً، أصبحت بنية مراكز البيانات أكثر أهمية من أي وقت مضى. سواء كانت منزلية أو عمليات تعدين كبيرة، تحتاج بنية التشفير إلى موارد حوسبة عالية الأداء وذاكرة كبيرة وسعة تخزين بالإضافة إلى شبكة سريعة لتقليل زمن البلوكشين إلى الحد الأدنى.

في الواقع، أصبحت مراكز البيانات حاسمة لدرجة ظهور مجال معرفة كامل للتوازن بين متطلبات الطاقة وحلول التبريد وكثافة الخوادم وموقع استضافة العملات المشفرة. عندما تجتمع هذه العوامل معًا، يحتاج التشفير إلى وضع ختم لا يمحى على تصميم مركز البيانات نفسه.

الدور الحاسم لمراكز البيانات في بنية التشفير

في الأيام الأولى للإنترنت، كان الاتصال بالبرودباند نادرًا. وكانت هناك حاجة للموارد المحلية داخل الشركات والمؤسسات لاستخدامها في تخزين البيانات وإدارتها. بحلول نهاية العقد الأول من الألفينات، أصبحت بنية البرودباند واسعة الانتشار بما يكفي لدعم الحوسبة السحابية.

بمعنى آخر، كانت مراكز البيانات تتحول إلى مجموعات خوادم عن بُعد وقابلة للتوسع حسب الطلب. أدى هذا التحول إلى تقليل الإنفاق الرأسمالي الأولي بشكل كبير، مما أفاد في النهاية خدمات مثل Amazon Web Services (AWS) وMicrosoft Azure وGoogle Cloud.

ومع ذلك، فإن تأمين شبكات البلوكشين يفرض طبقة تحميل جديدة تمامًا. لأن هذه السجلات الرقمية تسهّل معالجة المعاملات في الوقت الفعلي، عبر عدة عقد للتحقق منها، مطلوب قوة إضافية لوحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات والذاكرة العشوائية (RAM) لتقليل الازدحام والبطء.

في حالة حدوث ارتفاع مفاجئ في حركة المرور في شبكة البلوكشين، يتطلب ذلك أيضًا توفير موارد إضافية. لهذا السبب، كانت مراكز البيانات الموجهة للذكاء الاصطناعي والبلوكشين تنتقل من هيكل الخادم العميل التقليدي (من الشمال إلى الجنوب) إلى بنية الشوكة والورقة (من الشرق إلى الغرب).

تسمح بنية الشوكة والورقة لتصميم غير هرمي يدع البيانات تتدفق أفقياً بين الخوادم، وهو أمر حاسم لشبكات البلوكشين، حيث تتواصل كل عقدة مباشرة مع العقد الأخرى دون الحاجة للمرور عبر نقطة مركزية مستهلكة.

وبذلك، تعمل بنية الشوكة والورقة على تخفيف الأعطال واحتمالية الفشل في نقطة واحدة. لأن هذا يعكس روح اللامركزية والتواصل بين الأقران (P2P) في العملات الرقمية، فقد أصبحت مراكز بيانات الشوكة والورقة المعيار الجديد لأمان واعتمادية البلوكشين.

تحديات استهلاك الطاقة والكفاءة

نظرًا لاحتياج شبكات البلوكشين إلى قوة حوسبة أكبر للتحقق من المعاملات وتنفيذ العقود الذكية، فإن هناك حاجة متزايدة لاستهلاك الطاقة. بحلول عام 2022، كانت شبكات البلوكشين قد حجزت نسبة كبيرة من طلب الكهرباء لمراكز البيانات.

وفقاً لوكالة الطاقة الدولية (IEA)، استهلك قطاع البيانات الذي يخدم صناعة التشفير عالميًا 460 تيراواط ساعي في عام 2022، ومن المتوقع أن يتضاعف هذا بحلول عام 2026. للمقارنة، استهلكت فرنسا 447 تيراواط ساعي سنويًا في عام 2021.

توضح هذه الاتجاهات الحاجة إلى مصدر موثوق للطاقة، ولهذا السبب، عقدت مايكروسوفت اتفاقية لمدة 20 عامًا مع Constellation Energy لإعادة تشغيل وحدة المفاعل النووي في عام 2028.

في أوروبا، عينت المفوضية الأوروبية حتى المفاعلات النووية الصغيرة (SMRs) كخيار “أخضر” لموازنة جهود إزالة الكربون مع زيادة الطلب على الكهرباء. لكن القدرة الطاقية الخام ليست سوى البداية للتوسع.

لجعل مراكز البيانات الموجهة للتشفير أكثر كفاءة، تتحرك هذه المراكز لتكون أقرب إلى محطات الطاقة. يبرز هذا بأفضل طريقة من خلال بيتكوين. تستخدم العملة المشفرة الرئيسية خوارزمية إثبات العمل لتأمين الشبكة، مما يربط فعليًا بيتكوين في العالم المادي للطاقة والأصول.

هذا ما يوفر في النهاية قيمة البيتكوين كعملة لامركزية وتحويل عالمي للثروة. في جوهره، يمثل بيتكوين الطاقة الرقمية. ولكن نظرًا لفقدان الطاقة عبر نقل الكهرباء على مسافات طويلة بسبب مقاومة النحاس/الألومنيوم، سيكون من غير المجدي إقامة مراكز بيانات التشفير في أي مكان.

بل، ينبغي أن تكون قريبة من محطات الطاقة قدر الإمكان لتقليل الفاقد في النقل. على سبيل المثال، تتجاوز محطة الطاقة في ولاية نيويورك الشبكة العامة بالتوصيل المباشر لآلاف الخوادم. وبالمثل، أوضح عمدة روكديل بولاية تكساس، وارد رودام كيف يمكن للتعدين أن يحفّز الاستثمار لسحب الطاقة الزائدة واستقرار شبكة الكهرباء.

في محاولة أخرى، قامت شركة TeraWulf بالبدأ في بناء منشأتها Nautilus Cryptomine قرب محطة الطاقة النووية Susquehanna، والتي أصبحت الآن تحت إدارة Talen Energy. ستكون هذه أول منشأة تعدين لبيتكوين بدون انبعاثات كربونية مدعومة نوويًا.

بقدرة تصل إلى 200 ميغاواط، ستكون هذه القدرة مكافئة لاستهلاك الطاقة لحوالي 160 ألف منزل أمريكي سنويًا.

تكييف تصميم مراكز البيانات لتكنولوجيا البلوكشين

بالإضافة إلى القرب المكاني لتقليل الفاقد في النقل، تحتاج مراكز البيانات التي تخدم شبكات البلوكشين إلى متطلبات معينة ميكانيكية وكهربائية وسباكة (MEP). كما يعلم كل مالك حاسوب، فإن مصدر هذه المتطلبات على نطاق واسع ينشأ من إدارة الحرارة.

يتطلب الحل المستمر للألغاز التشفيرية قوة حوسبة كبيرة تولد حرارة. لسنوات عديدة، كان التبريد بالهواء هو الحل المفضل لإطالة عمر الأجهزة وتبديد الحرارة. ولسوء الحظ، يستهلك التبريد أيضًا جزءًا كبيرًا من الطاقة بالإضافة إلى الحوسبة نفسها.

لهذا السبب، هناك توجه جديد للاعتماد بشكل أكبر على التبريد بالسائل المباشر (التبريد بالغمر) الذي يقلل من استهلاك الطاقة.

ولكن حتى مع ذلك، تحتاج هذه الأنواع من مراكز البيانات إلى أنظمة متقدمة للتحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) وقدرة على التعامل مع الأحمال الحرارية. كذلك، تتطلب مجموعات الطاقة العالية الكثافة، من 20 إلى 40 كيلوواط لكل حامل، محولات طاقة أكبر، وأنظمة احتياطية ووحدات توزيع طاقة عالية السعة (PDUs).

على سبيل المثال، يمكن لوحدة Crypto Minotaur PDU التعامل مع كثافة طاقة تصل إلى 92.4 كيلوواط. وأخيراً، لضمان استمرارية عمل البلوكشين، تعتمد مثل هذه المراكز عادةً على النسخ الاحتياطي عبر مولدات الغاز الطبيعي أو الديزل مع مفاتيح النقل الأوتوماتيكية (ATS).

تعديلات الفئات وإدارة التكلفة

أولئك الذين يعرفون العمل الداخلي لكود بيتكوين يعلمون أن أمانها مشتق من مفهوم التحمل ضد العطل البيزنطي (BFT). باختصار، حتى في حالة فشل عدة عقد في الشبكة، لا يزال يتم الوصول إلى التوافق على الحالة الحالية للسجل.

في تصميم مراكز البيانات، يعني هذا أن عمال البلوكشين يجب عليهم مراعاة فئات النسخ الاحتياطي حسب معهد Uptime:

• الفئة I: لا توفر نسخ احتياطي ولا تسهيلات للتحديث بدون انقطاع.
• الفئة II: توفر بعض النسخ الاحتياطي ودعم الصيانة.
• الفئة III: توفر إمكانية التحديث بدون انقطاع لكن لديها بعض النقاط الواحدة المحتملة للفشل.
• الفئة IV: توفر التكرار الكامل وتسمح بالتحديث بدون انقطاع مع حماية عالية.

بالطبع، كلما زادت الفئة في النسخ الاحتياطي، زادت التكلفة. تستطيع الشركات الكبيرة ذات الجيوب العميقة تحمل مثل هذا التوسع وجذب الشركات الأصغر إلى منظمات الحوسبة السحابية الخاصة بها. على سبيل المثال، بنية مراكز البيانات الخاصة بـ Microsoft Azure معتمدة وفقا لمعايير ISO/IEC 27001:2013 وNIST SP 800-53 لأمان الشبكة وموثوقيتها، وهو ما يعد شرطًا مسبقًا للوصول إلى مستوى الفئة IV الخاص بالتحمل ضد الفشل.

ومع ذلك، ليس من الضروري وجود مثل هذا النسخ الاحتياطي من أجل احتياجات بيتكوين، حيث يمكن للعقد الأخرى حول العالم أن تتولى المهام عند فشل عقدة. على سبيل المثال، تم اختيار فترة تأكيد الكتل 10 دقائق في بيتكوين بشكل متعمد من قبل ساتوشي ناكاموتو لتضمين نسخ احتياطي جوهري في الشبكة.

بالمقابل، قد لا ينطبق هذا على شبكات بلوكشين مثل سولانا (SOL) أو أفالانش (AVAX) ذات الاستيطان الفوري تقريبا التي تهدف إلى الاستعاضة عن نظم نقل الأموال مثل فيزا. بالنسبة للأنشطة مثل التداول اليومي، سوف تتطلب زيادة وقت التشغيل الأقصى المقدّم من مراكز بيانات الفئة IV.

لهذه الغاية، شكلت مؤسسة سولانا برنامج سيرفر سولانا. تعتمد عقودها المرنة شهريا على مزودي مركز البيانات مثل Edgevana. بينما تستخدم إيثيريوم وأفالانش عادة AWS وGoogle Cloud وTencent Cloud لأغلبية احتياجاتهم من الخوادم.

جدارة عمليات التعدين المشفر

بعد التخفيف الرابع للبيتكوين في أبريل، انخفضت مكافآت المعدنين بمقدار النصف من 6.25 إلى 3.125 بيتكوين. في الوقت ذاته، زادت صعوبة شبكة بيتكوين من 86.3886 T إلى 88.4044 T حاليًا. ويتوقع أيضًا أن يكون التعديل القادم لصعوبة بيتكوين مرتفعًا بمقدار 3.81% في 9 أكتوبر.

يترجم هذا إلى دفعات أقل لنفس كمية الجهد الحاسوبي واستهلاك الطاقة. ومع ذلك، هذا سوف يؤثر سلبًا فقط، حتى نقطة الإفلاس، إذا انخفض سعر بيتكوين تحت 40 ألف دولار وفقًا لتقرير CoinShares.

أخذ الطيف الكامل للإنفاق الرأسمالي الأولي في الاعتبار، يترجم هذا إلى مسارات تكلفة مختلفة لشركات التعدين المختلفة. يمكن تحليل العائد على الاستثمار لعمليات التعدين المشفر، لا سيما في ضوء التخفيضات الاقتصادية الأخيرة في مكافآت تعدين بيتكوين. يمكن النظر أيضًا في إمكانية تدفقات الإيرادات الإضافية، مثل تحويل المنشآت لإعادة استخدام الحرارة.

لكن مع الضغوط البيعية الرئيسية التي تم إزالتها، خاصة من الحكومة الألمانية والمدفوعات من Mt. Gox، من الأرجح أن يرتفع سعر البيتكوين بدلاً من الانخفاض. تاريخيًا، يحقق سعر بيتكوين أعلى مستوى جديد في حوالي 18 شهرًا بعد حدث التخفيف.

زيادة على ذلك، من المرجح أن يعزز الإنفاق غير المسيطر للحكومة الأمريكية قضية بيتكوين كعملة صالحة نظرًا لاستمرار تآكل قيمة الدولار تدريجيًا. وأخيراً، تستمر كفاءة تعدين البيتكوين في التحسن، كما هو مذكور بواسطة تبريد الغمر والتحديثات لأجهزة ASIC الأحدث مثل Antminer S21.

دمج الممارسات المستدامة في التعدين المشفر

لكي تظل شبكة الطاقة الكهربائية مستقرة (وقابلة للاستخدام)، يجب عليها تحقيق التوازن بين فترات الطلب العالي والمنخفض. تعد شبكة بيتكوين مثالية لهذه المهمة نظرًا لإمكانية ضبط معدني البيتكوين استهلاكهم بشكل فوري.

بعدما مررت الهيئات التشريعية في تكساس قانون النواب 591، يكون لمراكز بيانات بيتكوين دور أكبر في الاستدامة الطاقية. يتيح القانون للمشغلين في قطاعي النفط والغاز بيع الغاز المحدث أو المحترق لمراكز البيانات المتنقلة في الموقع. خلاف ذلك، يمكن أن يكون هذا الغاز مجرد نفايات كمنتج ثانوي للاستخراج.

تم تقدير أن مثل هذا التحويل يمكن أن يقلل بصمتهم الكربونية بنسبة تصل إلى 63%. علاوة على ذلك، يمكن استخدام الطاقة الحرارية الناتجة من مراكز بيانات بيتكوين التي تستخدم التبريد بالغمر لتسخين المياه. باستخدام هذا النهج، قامت شركة التعدين الكندية الناشئة MintGreen باستخدام Digital Boilers في فانكوفر.

يمكن أيضًا استخدام الحرارة الزائدة لمراكز البيانات لتدفئة البيوت الخضراء، كما هو مُبين في هولندا من قبل BloemBitcoin.

إذا حقق سعر البيتكوين أرضًا جديدة في 2025 وما بعدها، فلن يكون من الصعب رؤية قبول أكبر للحلول المبتكرة كهذه من قبل التيار الرئيسي.

الخاتمة

برزت التعدين المشفر أول مرة ليُسلط الضوء على الحوسبة عالية الأداء (HPC) على نطاق واسع. لوقت طويل، قوبلت هذه الفكرة بعداء، وغالبًا ما وُصفت بأنها مضيعة. بعد أن نجح بلاكروك في دمج البيتكوين عبر IBIT ETF الخاص به، اختفت هذه المخاوف إلى حد كبير. نعم، كان هذا هو نفس بلاكروك الذي دفع بإطار العمل البيئي والاجتماعي والحوكمة (ESG) في القطاع المالي.

الآن يتم إعداد التعدين المشفر ليتم تجاوزه بالبنية التحتية للذكاء الاصطناعي التوليدي، مستفيدًا من سنوات من الدروس المكتسبة في نشر مراكز البيانات على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك، حتى شركات التعدين المشفر مثل Core Scientific وIris Energy تتبنى نهجًا هجينًا من خلال استضافة كل من خوادم GPU للذكاء الاصطناعي وآلات ASIC لتعدين البيتكوين.

في النهاية، أثبتت مراكز البيانات المشفرة أنها ليست مضيعة بأي شكل من الأشكال.

الأسئلة الشائعة

• ما هو الدور الحاسم لمراكز البيانات في بنية التشفير؟

  تعمل مراكز البيانات على تسهيل التدفق الأفقى للبيانات بين الخوادم في شبكات البلوكشين، ما يعزز الأمان والموثوقية.

• ما هي التحديات الرئيسية في استهلاك الطاقة لمراكز البيانات في التشفير؟

  يستدعي تشغيل شبكات البلوكشين مستويات عالية من استهلاك الطاقة لحل الألغاز التشفيرية، وهو ما يتطلب أيضًا أنظمة تبريد متطورة وكثافة طاقة عالية لكل حامل.

• كيف تتبنى مراكز البيانات ممارسات مستدامة في التشفير؟

  تسعى مراكز البيانات إلى تحقيق الاستدامة عبر استخدام الغاز المتهوي والتبريد بالغمر لتقليل البصمة الكربونية، بالإضافة إلى استخدام الحرارة الزائدة في تطبيقات متنوعة.