أصبحت الحوسبة عالية الأداء (HPC) حاسمة في مساعدة قطاع الطاقة، مما يجعل من الممكن تحليل البيانات المعقدة، ومحاكاة العمليات المعقدة، وتحسين العمليات. على الرغم من قوتها الهائلة، تواجه HPC العديد من التحديات مع استمرارها في التطور والاستجابة للمتطلبات الهائلة للقوة الحسابية. مع اقتراب نهاية قانون مور من أي وقت مضى، يرى أوين توماس، مؤسس شركة Red Oak Consulting التي تقدم حلول HPC، أن قطاع الطاقة سيستمر في الازدهار مع انتقال HPC دائمًا إلى السحابة.
تنبأ قانون مور، الذي صاغه جوردون مور في عام 1965، بأن عدد الترانزستورات الموضوعة على بوصة مربعة واحدة من شريحة الدائرة المتكاملة سوف يتضاعف كل عامين، مما يؤدي إلى زيادة هائلة في قوة الحوسبة. وكان لهذا القانون آثار عميقة على تطوير الحوسبة عالية الأداء، ليس أقلها في قطاع الطاقة، وتطور الحوسبة السحابية، وتشكيل مشهد التكنولوجيا الحديثة.
ومن المعترف به الآن أن قانون مور يقترب من نهايته. ومنذ صياغتها، حدثت زيادة بمقدار تريليون مرة في كمية الطاقة الحاسوبية المستخدمة في النماذج التنبؤية، ولتحسين هذه النماذج عالية الأداء بشكل أكبر، نحتاج إلى المزيد من القوة الحاسوبية بشكل كبير. وبدون ذلك، سوف تتضاءل المكاسب الضرورية في الدقة. ولكن مع زيادة التكاليف وتقلص المساحة المتاحة للعدد المتزايد من رقائق أشباه الموصلات المشاركة في حوسبة الحوسبة عالية الأداء، تواجه جميع القطاعات، بما في ذلك الطاقة من النفط والغاز إلى مصادر الطاقة المتجددة، معضلة جديدة.
وتقدر ماكينزي ذلك سوف يتضاعف استهلاك الطاقة العالمي ثلاث مرات بحلول عام 2050. يعمل موردو الطاقة على تطوير تقنيات جديدة يمكنها توليد الطاقة وتخزينها ونقلها إلى المستهلكين بشكل أكثر استدامة. مع تأثير تغير المناخ الذي يضيف إلحاحًا للحد من استخدام الطاقة وهدر الطاقة، تعمل صناعة الطاقة على تسريع الابتكار لتحقيق التأثير والنتائج على نطاق واسع. يساهم الذكاء الاصطناعي (AI)، والتحليلات المتقدمة، والتصوير ثلاثي الأبعاد، وإنترنت الأشياء (IoT)، بدعم من HPC، في إنتاج الطاقة لضمان انتقال أكثر سلاسة إلى مسار أكثر استدامة.
HPC في الممارسة العملية في قطاع الطاقة
في صناعة النفط والغاز، يتم استخدام HPC على نطاق واسع للبحث العلمي المعاصر، ويتزايد باستمرار عدد المجالات التي يمكن تطبيقها عليها، مثل التنبؤ بالطقس أو تصوير الزلازل أو التحليل الجيني. يمكن الآن لاستخراج النفط استخدام HPC لتحسين كفاءة العملية ودقتها، والسماح لشركات التعدين بتوفير مبالغ هائلة من المال، مما يمنحها ميزة تنافسية أكبر في هذا السوق.
يمكن للخوارزميات المتقدمة التي تعمل على أجهزة الكمبيوتر العملاقة معالجة كميات هائلة من البيانات، مما يمكّن علماء الجيولوجيا من إنشاء خرائط تفصيلية تحت السطح بدقة ودقة أعلى. تعمل هذه القدرة على تعزيز معدل نجاح جهود الاستكشاف، وتقليل مخاطر الحفر، وتحسين استخراج الموارد. علاوة على ذلك، يسهل HPC محاكاة الخزان، مما يسمح للمهندسين بالتنبؤ بسلوكيات تدفق السوائل داخل التكوينات تحت الأرض. ومن خلال محاكاة سيناريوهات الإنتاج المختلفة، يمكن للشركات تحسين وضع الآبار وتقنيات الاستخراج واستراتيجيات إدارة الخزانات. وتساعد عمليات المحاكاة هذه أيضًا في فهم التعقيدات الجيوميكانيكية المرتبطة بالتكسير الهيدروليكي، مما يتيح ممارسات استخراج أكثر أمانًا واستدامة.
وللحوسبة عالية الأداء أيضًا تأثير كبير على قطاع الطاقة المتجددة في نمذجة أنماط الطقس وتقلبات الطلب على الطاقة وعمليات الشبكة. تتنبأ نماذج التنبؤ بالطقس المدعومة بالحوسبة عالية الأداء بدقة بإمكانيات توليد الطاقة المتجددة، مما يساعد المرافق على تحسين دمج الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في الشبكة. ومن خلال مواءمة التوليد مع أنماط الطلب، يمكن لمشغلي الشبكات تعزيز استقرار الشبكة، وتقليل القيود، وتعظيم استخدام الطاقة المتجددة من خلال إنترنت الأشياء الضخم (MIoT).
علاوة على ذلك، تساهم HPC في تحسين أنظمة توليد وتوزيع الطاقة، بما في ذلك محطات الطاقة الحرارية والمفاعلات النووية والشبكات الذكية. تتيح أدوات المحاكاة المتقدمة للمهندسين تصميم توربينات وغلايات وأنظمة تبريد أكثر كفاءة، وبالتالي تقليل فقد الطاقة والآثار البيئية. بالإضافة إلى ذلك، تعمل أنظمة المراقبة والتحكم في الوقت الفعلي التي تدعمها HPC على تعزيز مرونة الشبكة، مما يتيح الاستجابة السريعة لانقطاعات الخدمة والتقلبات وحتى التهديدات السيبرانية.
لقد كانت قابلية التوسع أمرًا أساسيًا
لقد أثرت قابلية التوسع وفعالية التكلفة التي يقودها قانون مور بشكل كبير على تطوير الحوسبة السحابية. أدت القدرة على تعبئة المزيد من الترانزستورات على شريحة إلى أجهزة أكثر قوة وبأسعار معقولة، مما يجعل من الممكن لمقدمي الخدمات السحابية تقديم موارد حوسبة قوية بتكلفة أقل حيث تستفيد الحوسبة السحابية من مبادئ المحاكاة الافتراضية وتخصيص الموارد عند الطلب. لقد مكنت التقنيات والابتكارات الكامنة وراء قانون مور مقدمي الخدمات السحابية من تحسين بنيتهم التحتية بشكل مستمر، مما يوفر لشركات الطاقة القدرة على التوسع أو التخفيض حسب الحاجة.
علاوة على ذلك، أدى التطور السريع لتكنولوجيا أشباه الموصلات إلى تحفيز الابتكار في الخدمات السحابية. يمكن لموفري الخدمات السحابية الاستفادة من أحدث التطورات في الأجهزة لتقديم خدمات جديدة ومحسنة لمستخدميهم. تعمل هذه الدورة المستمرة من الابتكار على تعزيز مرونة المنصات السحابية، مما يسمح لها بالتكيف مع البيئة التكنولوجية المتغيرة.
في حين أن نمو الحوسبة عالية الأداء والسحابة يتماشى مع توقعات مور، إلا أنه يواجه تحديات مثل القيود المادية وتناقص عوائد التصغير. ومع اقتراب الترانزستورات من المقاييس الذرية، قد تصبح التقنيات البديلة مثل الحوسبة الكمومية ضرورية للحفاظ على وتيرة التقدم.
الآثار المترتبة على قانون مور
يبدو إذن أنه من الممكن أن نغفر لنا الاعتقاد بأننا اقتربنا من الوصول إلى حدود القدرة الحسابية المتاحة. ولكن هذا ليس هو الحال بالضرورة، بل ستظل السحابة هي المحفز الرئيسي لتحقيق تأثير الحوسبة عالية الأداء في جميع القطاعات، طالما أننا جميعًا نعمل بشكل أفضل باستخدام الأدوات المتوفرة لدينا لتحسين الكفاءة والنتائج.
الكثير من ذلك سيعود إلى التدريب، والكثير أيضًا إلى التمويل، ولكن الأهم من ذلك، أن الأمر يتعلق بفهم أين تكمن القوة الحقيقية، حيث تتم معالجة بيتابايت من البيانات في أجزاء من الثانية، وقد تكرر هذا في تقريرنا الخاص، "دمج السحابة في مزيج HPC"، حيث يتم شرح HPC والسحابة بمزيد من التفصيل.
وبمرور الوقت، سوف تتطور الاحتياجات، وكذلك طبيعة الدعم المطلوب. ومع ذلك، فإن الأمر المهم هو أنه مع تطور قطاع الطاقة مع الحوسبة عالية الأداء، فإنه يحتاج إلى الدعم للحصول على الاستخدام الأمثل والطاقة لتحقيق فوائد الحوسبة عالية الأداء. وعلى الرغم من كل شيء، لا يزال قانون مور يوجه قطاع الطاقة للنظر في طرق جديدة لتعزيز القوة الحسابية لزيادة الكفاءة للمشغلين، وبالمثل لإعطاء قوة أكبر في متناول المستهلكين.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://envirotecmagazine.com/2024/02/19/comment-the-energy-sector-will-continue-to-thrive-through-hpc-even-as-moores-law-comes-to-an-end/
