Điện toán hiệu năng cao (HPC) đã trở nên quan trọng trong việc hỗ trợ ngành năng lượng, giúp phân tích dữ liệu phức tạp, mô phỏng các quy trình phức tạp và tối ưu hóa hoạt động. Mặc dù vô cùng mạnh mẽ nhưng HPC phải đối mặt với một số thách thức khi tiếp tục phát triển và đáp ứng nhu cầu cấp số nhân về sức mạnh tính toán. Với sự kết thúc của Định luật Moore đang đến gần hơn bao giờ hết, Owen Thomas, người sáng lập nhà cung cấp giải pháp HPC Red Oak Consulting, lập luận rằng ngành năng lượng sẽ tiếp tục phát triển mạnh khi HPC luôn chuyển sang đám mây.

Định luật Moore, do Gordon Moore xây dựng vào năm 1965, dự đoán rằng số lượng bóng bán dẫn được đặt trên một inch vuông của một con chip mạch tích hợp sẽ tăng gấp đôi sau mỗi hai năm, dẫn đến sức mạnh tính toán tăng theo cấp số nhân. Luật này có ý nghĩa sâu sắc đối với sự phát triển của HPC, đặc biệt là trong lĩnh vực năng lượng, cũng như sự phát triển của điện toán đám mây, định hình bối cảnh công nghệ hiện đại.

Giờ đây người ta đã thừa nhận rõ ràng rằng Định luật Moore sắp kết thúc. Kể từ khi xây dựng công thức này, lượng sức mạnh tính toán được sử dụng trong các mô hình dự đoán đã tăng gấp khoảng một nghìn tỷ lần và để cải thiện hơn nữa các mô hình hiệu suất cao này, chúng ta cần sức mạnh tính toán nhiều hơn theo cấp số nhân. Không có nó, mức tăng cần thiết về độ chính xác sẽ giảm đi. Tuy nhiên, với chi phí ngày càng tăng và không gian dành cho số lượng chip bán dẫn ngày càng tăng liên quan đến điện toán HPC, tất cả các lĩnh vực, bao gồm năng lượng từ dầu khí cho đến năng lượng tái tạo, đều phải đối mặt với một tình thế tiến thoái lưỡng nan mới.

McKinsey ước tính rằng mức tiêu thụ điện toàn cầu sẽ tăng gấp ba vào năm 2050. Các nhà cung cấp năng lượng đang nỗ lực phát triển các công nghệ mới có thể tạo ra, lưu trữ và vận chuyển năng lượng bền vững hơn đến người tiêu dùng. Với tác động của biến đổi khí hậu làm tăng thêm tính cấp thiết trong việc giảm sử dụng năng lượng và lãng phí năng lượng, ngành năng lượng đang tăng tốc đổi mới để thúc đẩy tác động và kết quả trên quy mô lớn. Trí tuệ nhân tạo (AI), phân tích nâng cao, hình ảnh 3-D và Internet vạn vật (IoT), được HPC hỗ trợ, đều góp phần sản xuất năng lượng nhằm đảm bảo quá trình chuyển đổi suôn sẻ hơn sang con đường bền vững hơn.

HPC trong thực tế trong lĩnh vực năng lượng
Trong ngành dầu khí, HPC được sử dụng rộng rãi cho nghiên cứu khoa học hiện đại và số lượng lĩnh vực mà nó có thể áp dụng không ngừng tăng lên, chẳng hạn như dự báo thời tiết, chụp ảnh động đất hoặc phân tích di truyền. Khai thác dầu hiện có thể sử dụng HPC để cải thiện hiệu quả và độ chính xác của quy trình, đồng thời cho phép các công ty khai thác tiết kiệm một khoản tiền lớn, mang lại cho họ lợi thế cạnh tranh lớn hơn trên thị trường này.

Các thuật toán nâng cao chạy trên siêu máy tính có thể xử lý lượng dữ liệu khổng lồ, cho phép các nhà địa chất tạo ra các bản đồ chi tiết dưới bề mặt với độ chính xác và độ phân giải cao hơn. Khả năng này nâng cao tỷ lệ thành công của nỗ lực thăm dò, giảm rủi ro khoan và tối ưu hóa việc khai thác tài nguyên. Hơn nữa, HPC tạo điều kiện cho việc mô phỏng hồ chứa, cho phép các kỹ sư dự đoán hành vi dòng chất lỏng trong các thành hệ ngầm. Bằng cách mô phỏng các kịch bản sản xuất khác nhau, các công ty có thể tối ưu hóa vị trí giếng, kỹ thuật khai thác và chiến lược quản lý hồ chứa. Những mô phỏng này cũng hỗ trợ tìm hiểu sự phức tạp về địa cơ học liên quan đến nứt vỉa thủy lực, cho phép thực hiện khai thác an toàn hơn và bền vững hơn.

HPC cũng đang có tác động rất lớn đến lĩnh vực năng lượng tái tạo trong việc lập mô hình các mô hình thời tiết, biến động nhu cầu năng lượng và vận hành lưới điện. Các mô hình dự báo thời tiết do HPC cung cấp dự đoán chính xác tiềm năng sản xuất năng lượng tái tạo, giúp các công ty điện lực tối ưu hóa việc tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió vào lưới điện. Bằng cách điều chỉnh việc sản xuất phù hợp với mô hình nhu cầu, các nhà vận hành lưới điện có thể nâng cao độ ổn định của lưới điện, giảm thiểu các hạn chế và tối đa hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo thông qua Internet vạn vật khổng lồ (MIoT).

Hơn nữa, HPC góp phần tối ưu hóa hệ thống sản xuất và phân phối điện, bao gồm các nhà máy nhiệt điện, lò phản ứng hạt nhân và lưới điện thông minh. Các công cụ mô phỏng tiên tiến cho phép các kỹ sư thiết kế tua bin, nồi hơi và hệ thống làm mát hiệu quả hơn, từ đó giảm tổn thất năng lượng và tác động đến môi trường. Ngoài ra, các hệ thống giám sát và kiểm soát thời gian thực được HPC hỗ trợ sẽ nâng cao khả năng phục hồi của lưới điện, cho phép phản ứng nhanh với tình trạng mất điện, biến động và thậm chí cả các mối đe dọa mạng.

Khả năng mở rộng là chìa khóa
Khả năng mở rộng và hiệu quả chi phí do Định luật Moore thúc đẩy đã ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của điện toán đám mây. Khả năng đóng gói nhiều bóng bán dẫn hơn vào chip đã dẫn đến phần cứng mạnh hơn và giá cả phải chăng hơn, giúp các nhà cung cấp dịch vụ đám mây có thể cung cấp tài nguyên điện toán mạnh mẽ với chi phí thấp hơn, nhờ đó điện toán đám mây tận dụng các nguyên tắc ảo hóa và phân bổ tài nguyên theo yêu cầu. Các công nghệ và sự đổi mới đằng sau Định luật Moore đã trao quyền cho các nhà cung cấp đám mây liên tục nâng cao cơ sở hạ tầng của họ, cung cấp cho các công ty năng lượng khả năng mở rộng hoặc thu hẹp quy mô khi cần thiết.

Hơn nữa, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ bán dẫn đã thúc đẩy sự đổi mới trong các dịch vụ đám mây. Các nhà cung cấp đám mây có thể tận dụng những tiến bộ phần cứng mới nhất để cung cấp các dịch vụ mới và cải tiến cho người dùng của họ. Chu kỳ đổi mới liên tục này giúp tăng cường tính linh hoạt của nền tảng đám mây, cho phép chúng thích ứng với bối cảnh công nghệ đang thay đổi.

Mặc dù sự phát triển của HPC và Đám mây phù hợp với dự đoán của Moore nhưng nó phải đối mặt với những thách thức như hạn chế về mặt vật lý và lợi nhuận giảm dần của việc thu nhỏ. Khi các bóng bán dẫn tiếp cận quy mô nguyên tử, các công nghệ thay thế như điện toán lượng tử có thể trở nên cần thiết để duy trì tốc độ phát triển.

Ý nghĩa của định luật Moore
Khi đó có vẻ như chúng ta có thể được tha thứ khi nghĩ rằng chúng ta sắp đạt đến giới hạn về sức mạnh tính toán sẵn có. Nhưng điều đó không nhất thiết phải như vậy, thực sự Đám mây sẽ tiếp tục là chất xúc tác chính để hiện thực hóa tác động của HPC trên tất cả các lĩnh vực, miễn là tất cả chúng ta đều làm việc tốt hơn với các công cụ chúng ta có để cải thiện hiệu quả và kết quả.

Phần lớn trong số đó sẽ phụ thuộc vào hoạt động đào tạo và phần lớn phụ thuộc vào nguồn tài trợ, nhưng điều quan trọng nhất là hiểu được sức mạnh thực sự nằm ở đâu, nơi mà hàng petabyte dữ liệu được xử lý trong một phần nghìn giây. Điều này được lặp lại trong báo cáo của chính chúng tôi, 'Kết hợp đám mây vào HPC Mix', trong đó HPC và Đám mây được giải thích chi tiết hơn.

Theo thời gian, nhu cầu sẽ phát triển và bản chất của sự hỗ trợ cần thiết cũng vậy. Tuy nhiên, điều quan trọng là khi ngành năng lượng phát triển cùng với HPC, nó cần được hỗ trợ để có được cách sử dụng và năng lượng tối ưu nhằm hiện thực hóa các lợi ích của HPC. Và bất chấp mọi thứ, Định luật Moore vẫn đang hướng dẫn ngành năng lượng xem xét những cách thức mới để nâng cao sức mạnh tính toán nhằm tăng hiệu quả cho người vận hành, đồng thời mang lại sức mạnh lớn hơn trong tầm tay người tiêu dùng.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://envirotecmagazine.com/2024/02/19/comment-the-energy-sector-will-continue-to-thrive-through-hpc-even-as-moores-law-comes-to-an-end/