आज की डिजिटल दुनिया में इंटरनेट, क्लाउड कंप्यूटिंग, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और ऑनलाइन सेवाओं के पीछे बड़ी संख्या में Data Centers काम करते हैं। इन Data Centers को चलाने के लिए बिजली, जमीन, नेटवर्क कनेक्टिविटी और सबसे महत्वपूर्ण रूप से प्रभावी Cooling व्यवस्था की आवश्यकता होती है। इसी चुनौती को अलग तरीके से हल करने के उद्देश्य से Microsoft ने Project Natick नामक एक प्रयोग शुरू किया था, जिसमें Data Center को समुद्र के नीचे स्थापित करके चलाने की व्यवहारिकता का परीक्षण किया गया।
Project Natick का मूल विचार था कि यदि Data Center को समुद्र के ठंडे पानी के भीतर एक सीलबंद संरचना में रखा जाए, तो समुद्री जल प्राकृतिक Cooling का माध्यम बन सकता है और Data Center को तटीय आबादी के नजदीक स्थापित किया जा सकता है। Microsoft Research के अनुसार इस परियोजना का उद्देश्य समुद्र के नीचे Data Centers की तकनीकी और व्यावहारिक संभावनाओं का अध्ययन करना था।
Project Natick की शुरुआत कैसे हुई ?
Project Natick की शुरुआत एक विचार से हुई। Microsoft के अनुसार 2013 में कंपनी के कर्मचारी Sean James, जो पहले अमेरिकी नौसेना की पनडुब्बी में सेवा कर चुके थे, ने Microsoft के ThinkWeek कार्यक्रम के लिए एक पेपर प्रस्तुत किया। इसमें समुद्र के नीचे Renewable Energy से संचालित Data Center की अवधारणा पर विचार किया गया था।
इसके बाद अगस्त 2014 में Microsoft ने Project Natick को औपचारिक रूप से शुरू किया। परियोजना के पहले चरण में एक छोटा Prototype तैयार किया गया, जिसका नाम Leona Philpot रखा गया। इसे अगस्त 2015 में कैलिफोर्निया के तट के पास समुद्र में उतारा गया। यह Prototype लगभग 105 दिनों तक पानी के अंदर संचालित किया गया और बाद में उसे बाहर निकालकर उसका विश्लेषण किया गया।
पहले चरण के अनुभवों के बाद Microsoft ने यह जांचने का निर्णय लिया कि क्या इसी अवधारणा को बड़े और अधिक वास्तविक Data Center के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
Scotland में Project Natick का बड़ा प्रयोग
Project Natick के दूसरे चरण में Microsoft ने एक पूर्ण आकार का subsea Data Center तैयार किया। इसके लिए फ्रांस की Naval Group और उसकी सहायक कंपनी Naval Energies को डिजाइन, निर्माण और deployment से संबंधित काम में शामिल किया गया।
इस Data Center को Northern Isles नाम दिया गया। इसका आकार लगभग एक standard 40-foot shipping container जितना था। Microsoft के आधिकारिक आंकड़ों के अनुसार pressure vessel की लंबाई 12.2 मीटर और व्यास 2.8 मीटर था।
इसके अंदर 12 server racks में कुल 864 Microsoft Data Center servers लगाए गए थे। इनमें FPGA acceleration की सुविधा थी और कुल 27.6 petabytes का disk storage उपलब्ध था। इसकी बिजली खपत लगभग 240 kilowatts थी।
Northern Isles को Scotland के Orkney Islands के पास European Marine Energy Centre (EMEC) में समुद्र के तल पर स्थापित किया गया। इसे जून 2018 में समुद्र में उतारा गया और लगभग 117 फीट की गहराई पर seabed पर रखा गया।
समुद्र के नीचे Data Center को Cooling कैसे मिलती थी ?
Project Natick की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक इसका Cooling system था।
सामान्य Data Centers में servers से पैदा होने वाली गर्मी को नियंत्रित करने के लिए बड़े Cooling systems की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत Natick में समुद्र के ठंडे पानी का उपयोग Heat Exchange के लिए किया गया।
Microsoft और Naval Group ने submarine technology से प्रेरित Cooling व्यवस्था विकसित की थी। समुद्री जल को Heat Exchangers के माध्यम से इस्तेमाल किया जाता था, जिससे अंदर मौजूद server infrastructure की गर्मी बाहर समुद्र में स्थानांतरित की जा सके। Data Center के अंदर का वातावरण सूखी nitrogen gas से भरा गया था और लगभग एक atmosphere के pressure पर रखा गया था।
इस व्यवस्था का एक महत्वपूर्ण उद्देश्य यह देखना था कि क्या समुद्र का अपेक्षाकृत स्थिर और ठंडा वातावरण Data Center Cooling के लिए उपयोगी हो सकता है।
Renewable Energy भी प्रयोग का महत्वपूर्ण हिस्सा था
Project Natick केवल Data Center को समुद्र के अंदर रखने का प्रयोग नहीं था। इसका एक उद्देश्य Renewable Energy के साथ इसके संबंध की भी जांच करना था।
Microsoft के अनुसार Northern Isles को स्थानीय स्तर पर उत्पादित Renewable Electricity से बिजली मिलती थी। इसमें onshore wind और solar के साथ offshore tide और wave energy से संबंधित स्रोत शामिल थे।
Orkney क्षेत्र को चुनने का एक कारण यह भी था कि European Marine Energy Centre वहां tidal और wave energy technologies का परीक्षण करता है। इस प्रकार Project Natick को Renewable Energy infrastructure के निकट परीक्षण करने का अवसर मिला।
क्या समुद्र के अंदर Servers ज्यादा भरोसेमंद साबित हुए ?
Project Natick से सामने आए सबसे उल्लेखनीय परिणामों में server reliability शामिल थी।
Microsoft के अनुसार Northern Isles में मौजूद servers की failure rate जमीन पर रखे गए comparable control group की तुलना में लगभग आठवां हिस्सा थी। दूसरे शब्दों में, परीक्षण में underwater servers की failure rate land-based control group की तुलना में काफी कम पाई गई।
Microsoft के शोधकर्ताओं ने इसके संभावित कारणों में sealed environment, dry nitrogen atmosphere और मानवीय हस्तक्षेप की अनुपस्थिति को शामिल किया। सामान्य Data Center में technicians द्वारा hardware को छूना या बदलना और वातावरण में oxygen तथा humidity जैसे कारक hardware reliability को प्रभावित कर सकते हैं।
हालांकि यहां एक महत्वपूर्ण सावधानी जरूरी है: इस परिणाम का अर्थ यह नहीं है कि हर प्रकार का Data Center समुद्र के अंदर रखने पर स्वतः आठ गुना अधिक reliable हो जाएगा। यह Project Natick के specific experimental comparison का परिणाम था।
दो साल से अधिक समय तक समुद्र के अंदर
Northern Isles को जून 2018 में समुद्र में उतारा गया था और जुलाई 2020 में इसे वापस बाहर निकाला गया। Microsoft के अनुसार यह दो वर्ष से अधिक समय तक seabed पर रहा। इस दौरान Data Center को नियमित मानवीय maintenance के लिए समुद्र से बाहर नहीं निकाला गया।
इस अवधि में Microsoft की कई internal teams ने इसका उपयोग किया। मार्च 2020 में इसे COVID-19 से संबंधित research में Folding@home और World Community Grid के लिए computing resources उपलब्ध कराने के लिए भी इस्तेमाल किया गया।
जब इसे वापस निकाला गया तो इसके बाहरी हिस्से पर algae, barnacles और sea anemones जैसे marine organisms के निशान पाए गए। इसके बाद vessel को साफ करके उसके अंदर के servers और दूसरे components का विस्तृत परीक्षण किया गया।
Project Natick से क्या फायदे सामने आए ?
इस प्रयोग से कई संभावित फायदे सामने आए। पहला, समुद्र का ठंडा वातावरण Data Center Cooling में मदद कर सकता है। दूसरा, समुद्र के किनारे रहने वाली बड़ी आबादी के नजदीक computing infrastructure स्थापित करने की संभावना दिखाई दी। तीसरा, modular design के कारण Data Center को अपेक्षाकृत तेजी से deploy करने की अवधारणा का परीक्षण हुआ।
Microsoft के अनुसार Northern Isles को factory से operational स्थिति तक पहुंचाने का लक्ष्य 90 दिनों से कम समय का था। इसे लगभग पांच वर्ष तक maintenance-free operation के लिए डिजाइन किया गया था, हालांकि वास्तविक परीक्षण अवधि इससे कम रही।
इसके अलावा, समुद्र के नीचे sealed environment में servers की reliability से संबंधित महत्वपूर्ण engineering lessons भी मिले।
फिर Microsoft ने इसे आगे क्यों नहीं बढ़ाया ?
यहां सबसे महत्वपूर्ण तथ्य यह है कि Project Natick के तकनीकी परीक्षण को सफल मानने और इसे बड़े पैमाने पर व्यावसायिक रूप से अपनाने के बीच अंतर है।
Microsoft Research की वर्तमान Project Natick सामग्री स्पष्ट करती है कि यह research अब समाप्त हो चुकी है और संबंधित पेज historical reference के रूप में उपलब्ध है।
जून 2024 में Data Center Dynamics ने Microsoft की Cloud Operations + Innovation division की प्रमुख Noelle Walsh के हवाले से रिपोर्ट किया कि Microsoft दुनिया में subsea Data Centers बनाने की योजना आगे नहीं बढ़ा रहा है। उन्होंने कहा कि टीम ने इस परियोजना से बहुत कुछ सीखा और उन सीखों को अन्य परिस्थितियों में लागू किया जाएगा।
इसलिए Project Natick को आज Microsoft का commercial underwater Data Center network बताना सही नहीं होगा।
क्या इसका मतलब Project Natick असफल था ?
सिर्फ इसलिए कि Microsoft ने इसे commercial product के रूप में आगे नहीं बढ़ाया, यह कहना उचित नहीं होगा कि पूरा प्रयोग असफल रहा।
तकनीकी दृष्टि से Project Natick ने यह प्रदर्शित किया कि एक sealed underwater Data Center module को समुद्र के तल पर स्थापित करके लंबे समय तक संचालित किया जा सकता है। Reliability, Cooling, deployment, underwater networking और maintenance-free operation जैसे क्षेत्रों में महत्वपूर्ण जानकारी प्राप्त हुई।
लेकिन किसी तकनीक का सफल Prototype होना और उसका बड़े पैमाने पर आर्थिक रूप से व्यवहारिक होना अलग-अलग बातें हैं। Underwater Data Centers में deployment, recovery, maintenance, marine infrastructure और अन्य operational challenges भी मौजूद हैं। Microsoft ने अंततः इस अवधारणा को अपने मुख्य Data Center deployment model के रूप में आगे नहीं बढ़ाया।
पर्यावरण पर इसका क्या प्रभाव पड़ा ?
Project Natick में पर्यावरणीय पहलू भी महत्वपूर्ण थे। Microsoft ने Northern Isles को Renewable Energy infrastructure वाले क्षेत्र में परीक्षण किया। साथ ही, Data Center को वापस निकालने के बाद इसके components को recycle करने और seabed को deployment से पहले वाली स्थिति में बहाल करने की योजना बताई गई थी।
इसका मतलब यह नहीं है कि हर प्रकार का underwater Data Center पर्यावरण के लिए स्वतः बेहतर होगा। किसी भी बड़े marine infrastructure project के पर्यावरणीय प्रभाव का मूल्यांकन उसके स्थान, निर्माण, बिजली के स्रोत, cooling व्यवस्था और समुद्री ecosystem पर संभावित प्रभाव के आधार पर करना होगा।
Project Natick Microsoft का एक महत्वपूर्ण experimental research project था, जिसने Data Center को समुद्र के नीचे संचालित करने की व्यवहारिकता का परीक्षण किया। 2015 में California के पास छोटे Prototype से शुरू होकर यह प्रयोग 2018 में Scotland के Orkney Islands के पास Northern Isles नामक बड़े underwater Data Center तक पहुंचा। इसमें 864 servers लगाए गए थे और यह दो वर्ष से अधिक समय तक समुद्र के तल पर संचालित हुआ।
परीक्षण में underwater servers की failure rate land-based control group की तुलना में लगभग आठवां हिस्सा पाई गई, जिससे sealed और controlled environment के संभावित लाभ सामने आए।
हालांकि, Project Natick को लेकर सबसे जरूरी तथ्य यह है कि Microsoft ने इसे बड़े पैमाने के commercial underwater Data Center कार्यक्रम के रूप में आगे नहीं बढ़ाया। Microsoft Research इसे अब concluded research के रूप में प्रस्तुत करता है और 2024 में Microsoft ने भी subsea Data Centers के निर्माण को आगे न बढ़ाने की पुष्टि की थी।
इसलिए Project Natick की सबसे बड़ी उपलब्धि शायद समुद्र के नीचे Data Center बनाना ही नहीं, बल्कि यह समझ विकसित करना थी कि भविष्य के Data Centers को अधिक reliable, energy-efficient, modular और कम मानवीय हस्तक्षेप वाले कैसे बनाया जा सकता है। इस प्रयोग से मिली engineering और operational सीख भविष्य की दूसरी Data Center technologies में उपयोगी हो सकती है।
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