Центри обробки даних: майбутнє криптовалют та їхній вплив на інфраструктуру фінансів

Центри обробки даних та криптовалюта: адаптація до майбутнього

Протягом останніх років безперервний потік Біткоїна в основну свідомість з моменту запуску мережі в 2009 році призвів до багатьох наслідків. По-перше, він слугував як трансформаційний засіб, демонструючи природу грошей; чому вони повинні бути поза межами центрального банківського контролю та чому фіксована пропозиція є важливою для оцінки грошей.

По-друге, Біткоїн стимулював цілу індустрію криптовалют, ще більше доводячи переваги децентралізованих фінансових послуг, які усувають посередників на користь смарт-контрактів, що виконуються блочного ланцюга. Оскільки цей сектор вартістю 2,2 трильйона доларів розвивається, банки все більше відчувають загрозу втрати своєї ролі довірених посередників.

По-третє, інфраструктура центрів обробки даних стає важливішою, ніж будь-коли. Незалежно від того, чи йдеться про домашні системи, чи про великі майнінгові підприємства, криптоінфраструктура потребує надійних високопродуктивних обчислювальних ресурсів, потужності для зберігання та пам`яті, а також швидкісних мереж для максимального зменшення затримок у блочному ланцюзі.

Насправді, центри обробки даних мають таке велике значення, що виникла ціла галузь знань, яка балансує вимоги щодо енергетичних ресурсів, охолоджувальних рішень, щільності серверів та місць розташування хостингу криптовалют. Коли ці фактори об’єднуються, криптовалюта повинна залишити незабутній слід в дизайні центру обробки даних. Розглянемо, як.

Критична роль центрів обробки даних в інфраструктурі криптовалют

На початку Інтернету широкосмугове підключення було рідкістю. Це вимагало використання локальних ресурсів у бізнесах та установах для зберігання та управління даними. Наприкінці 2000-х років інфраструктура широкосмугового доступу стала достатньо поширеною, щоб почати підтримувати хмарні обчислення.

Інакше кажучи, центри обробки даних були делокалізовані в віддалені, масштабовані кластери серверів за запитом. Можливість усунути локальну інфраструктуру та хостити дані та додатки віддалено суттєво зменшила початкові капітальні витрати. Звичайно, це врешті-решт вигідно Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure та Google Cloud, які є трійкою центрів обробки даних, що забезпечують більшість сучасного цифрового ландшафту.

Однак забезпечення безпеки блочних мереж накладає абсолютно новий рівень навантаження. Оскільки ці цифрові реєстри сприяють обробці транзакцій в режимі реального часу між кількома вузлами для їх перевірки, потрібні додаткові ЦП, потужність GPU та ОЗП для зменшення заторів та затримок.

І якщо раптово зростає трафік блочної мережі, це також вимагатиме резервування ресурсів. Саме тому як центри обробки даних, орієнтовані на ШІ, так і ті, що спеціалізуються на блокчейні, переходять від традиційної архітектури клієнт-сервер (на південь) до архітектури `хребет-лист` (на захід).

Архітектура `хребет-лист` дозволяє горизонтальному переміщенню даних між серверами. Це критично важливо для блокчейнових мереж, оскільки кожен вузол безпосередньо спілкується з іншими вузлами, не проходячи через перевантажений центральний пункт.

Отже, архітектура `хребет-лист` зменшує потенціал утворення `узких місць` і точок одноразового відмови. Оскільки це відображає дух децентралізації крипто та P2P (пір-до-пір) зв’язку, центри обробки даних `хребет-лист` стали новим стандартом для надійності та безпеки блокчейну.

Виклики енергоспоживання та ефективності

Оскільки блокчейн мережі потребують більших обчислювальних потужностей для верифікації транзакцій та виконання смарт-контрактів, зростає потреба в енергоспоживанні. За даними Міжнародного енергетичного агентства (IEA), даний сектор, що обслуговує криптоіндустрію, у 2022 році спожив 460 ТВт* год, і прогнозується, що це число подвоїться до 2026 року.

Для порівняння, Франція споживала 447 ТВт*год на рік у 2021 році. Ці тенденції чітко вказують на потребу в надійному джерелі енергії, саме тому Microsoft уклала 20-річну угоду з Constellation Energy для поновлення роботи ядерного реактора Unit 1 у 2028 році.

В Європі Європейська комісія навіть визначила малі модульні реактори (SMR) як `зелені`, щоб збалансувати зусилля з декарбонізації зі зростаючим попитом на електроенергію. Але простий обсяг потужності - це тільки початок масштабування.

Щоб зробити центри обробки даних, орієнтовані на криптовалюту, більш ефективними, їх розміщують ближче до електростанцій. Це найкраще демонструє Біткоїн. Основна криптовалюта використовує алгоритм доказу роботи для забезпечення мережі, ефективно закріплюючи Біткоїн у фізичному світі енергії та апаратних активів.

Це в кінцевому рахунку надає Біткоїну його цінність як децентралізованим грошам та глобальному засобу передачі багатства. По суті, Біткоїн представляє собою цифрову енергію. Але оскільки енергія втрачається під час довгих електричних передач через опір міді/алюмінію, то було б безглуздо зводити крипто-центри даних просто де попало.

Швидше, їх слід розташовувати якомога ближче до електростанцій, щоб мінімізувати втрати на передачі.

Прикладом може служити електростанція штату Нью-Йорк, яка обминає мережу на рівні штату, безпосередньо підключаючи тисячі серверів. Так само, мер міста Рокдейл, штат Техас, нещодавно наголосив на тому, що майнінг Біткоїна може відродити громади, інвестуючи для відведення надлишкової енергії та стабілізації електричної мережі з гнучкими навантаженнями.

“Riot Platforms будує сучасний об`єкт у Корсикані, який стане одним із найбільших роботодавців округу Наварро. Майнінг може принести 1,4 мільярда доларів у податкових надходженнях і понад 115 мільйонів доларів в оплаті праці протягом наступного десятиліття.”

Ще одна компанія з видобутку криптовалюти, TeraWulf, будує свій Nautilus Cryptomine поряд з ядерною електростанцією Саскеханни, що зараз управляється Talen Energy. Це буде перша безвуглецева, ядерна установка для видобутку Біткоїна.

З потужністю 200 МВт це буде еквівалентно енергії, що споживає близько 160,000 домогосподарств у США щорічно.

Адаптація дизайну центру обробки даних для технології блокчейн

Крім просторової близькості для зменшення втрат на передачу, центри обробки даних, що обслуговують блокчейн-мережі, потребують особливих механічних, електричних та сантехнічних (MEP) вимог. Як знають усі власники ПК, витоки таких вимог в масштабах великої системи виникають від управління теплом.

Постійне розв`язання криптографічних задач вимагає значної обчислювальної потужності, що генерує тепло. Протягом багатьох років вечірнє охолодження було рішенням, що продовжує термін служби апаратури та видаляє тепло. На жаль, охолодження також споживає значну кількість енергії, крім самої обробки.

Саме тому з`явилася нова тенденція більше покладатися на безпосереднє охолодження рідин (занурювальне охолодження), яке знижує споживання енергії.

Але навіть за таких умов такі центри обробки даних потребують сучасних систем управління HVAC та здатності впоратися з тепловими навантаженнями. Також, кластери з високою потужністю (20 – 40 кВт на стійку) вимагають більших трансформаторів, систем резервного живлення та блоків розподілу енергії (PDU).

Наприклад, Crypto Minotaur PDU може обробляти до 92,4 кВт потужності. Нарешті, щоб забезпечити безперервні навантаження блочного ланцюга, такі центри зазвичай спираються на резервування за допомогою дизельних або природних газових генераторів, поєднаних з автоматичними перемикачами (ATS).

Коригування рівнів і управління витратами

Ті, хто знайомий з внутрішньою роботою коду Біткоїна, знають, що його безпека походить від концепції толерантності до помилок Візантійського типу (BFT). Якщо коротко, навіть якщо кілька мережевих вузлів виходять з ладу, консенсус щодо поточного стану реєстру все ще досягається.

У дизайні центрів обробки даних це означає, що майнери блокчейну повинні брати до уваги рівні резервування відповідно до Інституту Uptime:

• Рівень I: базова потужність, без резервного IT-обладнання, час простою до 1729 хвилин
• Рівень II: резервна потужність – швидше за все, відмова обладнання не призведе до простою мережі (1361 хвилин)
• Рівень III: одночасно обслуговуване – завдяки дубльованому IT-обладнанню, обслуговування та розширення не призводитиме до простою (95 хвилин)
• Рівень IV: толерантність до помилок – паралельні системи охолодження та живлення для мінімізації потенціалу простою (26 хвилин)

Звісно, із збільшенням кожного рівня резервування зростає й вартість. Великі компанії з глибокими кишенями можуть дозволити собі таке масштабування, залучаючи до своїх хмарних екосистем менші бізнеси.

Наприклад, інфраструктура центрів обробки даних Microsoft Azure сертифікована як ISO/IEC 27001:2013 та NIST SP 800-53 з точки зору безпеки мережі та надійності, що є передумовою для досягнення рівня IV толерантності до помилок.

Проте таке резервування не є строго необхідним для потреб Біткоїна, оскільки інші вузли по всьому світу можуть покривати нестачу. Інтервал підтвердження блоку Біткоїна в 10 хвилин був спеціально обраний Сатоші Накамото для впровадження в мережу вродженої резервності.

Тим не менш, це може не стосуватися блочних мереж, таких як Solana (SOL) або Avalanche (AVAX), які прагнуть замінити системи грошових переказів, подібні до Visa. Для таких діяльностей, як денна торгівля, максимальна доступність, що забезпечується центрами обробки даних рівня IV, є обов’язковою.

Для цієї мети Фонд Solana створив програму Solana Server. Її гнучкі місячні контракти залежать від постачальників центрів обробки даних, таких як Edgevana. Ethereum та Avalanche зазвичай використовують AWS, Google Cloud та Tencent Cloud для обслуговування своїх серверних потреб.

Життєздатність операцій з видобутку криптовалюти

Після четвертого скорочення Біткоїн у квітні, винагороди для майнерів були зменшені вдвічі з 6,25 до 3,125 BTC. Водночас складність мережі Біткоїна зросла з 86,3886 T до теперішніх 88,4044 T. Подальші оцінки свідчать, що наступна корекція складності Біткоїна зросте на 3,81% 9 жовтня.

Це призводить до меншої кількості платежів за таку ж кількість обчислювальних зусиль і споживання енергії. Проте цей негативний вплив, що може призвести до банкрутства, відбудеться лише в тому випадку, якщо ціна Біткоїна впаде нижче 40 тисяч доларів, згідно з доповіддю CoinShares.

Беручи до уваги спектр початкових капітальних витрат, це призводить до різних витрат на ведення справи для різних видобувних компаній.

Необхідно проаналізувати прибутковість інвестицій у операції з видобутку криптовалюти, особливо з урахуванням недавнього скорочення винагород за видобуток Біткоїна. Слід також розглянути потенціал додаткових джерел доходу, таких як перепрофілювання об`єктів для повторного використання тепла.

Але за відсутності великих тисків продажу, зокрема з боку уряду Німеччини та платежів Mt. Gox, ймовірніше, що ціна BTC зросте, а не впаде. Історично склалося так, що ціна BTC досягає нового історичного максимуму приблизно через 18 місяців після події скорочення.

Більше того, неконтрольовані витрати уряду США, ймовірно, ще більше підтвердять позицію Біткоїна як надійних грошей, оскільки вартість долара продовжує поступово знижуватися. Нарешті, ефективність майнінгу Біткоїна продовжує покращуватися, що підтверджується згаданим вище занурювальним охолодженням та вдосконаленням новіших ASIC-мікопроцесорів, таких як Antminer S21.

Інтеграція сталих практик у видобуток криптовалюти

Щоб електрична мережа залишалася стабільною (і придатною для використання), вона повинна врівноважувати періоди високого та низького попиту. Мережа Біткоїн ідеально підходить для цього завдання, оскільки майнери Біткоїна можуть налаштовувати використання в режимі реального часу.

Після ухвалення законопроекту 591 в Техасі центри обробки даних Біткоїна мають ще більшу роль у енергетичній стійкості. Закон дав можливість операторам нафти та газу продавати вентильований/випарений газ до мобільних центрів обробки даних на місці. Цей газ інакше змарнувався б як побічний продукт видобутку.

Таке перенаправлення, як очікується, зменшить їх вуглецевий слід до 63%. Крім того, центри обробки даних Біткоїна, що використовують занурювальне охолодження, можуть використовувати цю енергію для підігріву води. Цим шляхом канадська стартап-компанія MintGreen впроваджує цифрові котли у Ванкувері.

Надлишкове тепло з центру обробки даних також може використовуватися для обігріву теплиць, як це показано в Нідерландах компанією BloemBitcoin.

Якщо ціна Біткоїна досягне нових висот у 2025 році та далі, неважко уявити собі ширше прийняття таких інноваційних рішень.

Висновок

Майнінг криптовалюти вперше привернув увагу до масштабних обчислень високої продуктивності (HPC). Протягом тривалого часу це супроводжувалося негативним ставленням, часто вважаючись витратним. Після успішної інтеграції Біткоїна компанією BlackRock через її ETF IBIT такі занепокоєння в значній мірі зникли. Так, це була та сама BlackRock, що просувала рамки екологічного, соціального та корпоративного управління (ESG) у фінансовому секторі.

Тепер видобуток криптовалюти готовий стати в тіні інфраструктури генеративного ШІ, отримуючи вигоду з уроків, засвоєних протягом років масового розгортання центрів обробки даних. Більше того, навіть такі компанії з видобутку криптовалюти, як Core Scientific та Iris Energy, використовують гібридний підхід, розміщуючи як GPU-сервери для ШІ, так і ASIC-модулі для видобутку Біткоїна.

Врешті-решт, центри обробки даних криптовалюти довели, що вони нічого, крім витратних.