Pro většinu lidí je datacentrum hala plná serverů, které běží celý den zhruba stejně. Výpočetní cluster určený k trénování modelů umělé inteligence se chová jinak. Tisíce akcelerátorů pracují ve společném taktu a jejich odběr se v rytmu učení pravidelně zvedá a propadá. Pro napájení je proto stejně důležitá rychlost změn odběru jako celkový výkon v kVA.
Proč odběr kolísá
Trénování rozděluje práci mezi mnoho grafických akcelerátorů. Každý zpracuje svůj díl dat a poté si všechny vymění výsledky. Podle preprintu Power Stabilization for AI Training Datacenters od autorů z NVIDIA a OpenAI z roku 2025 se výpočetní fáze blíží tepelnému návrhovému příkonu akcelerátoru (TDP). Při výměně dat výpočetní jednotky stojí nebo běží jen částečně a odběr klesá. Cyklus se opakuje v intervalech od zlomku sekundy po desítky sekund a energie kmitů se soustřeďuje v pásmu 0,2 až 3 Hz.
Protože akcelerátory pracují synchronně, jejich změny se sčítají. U největších clusterů, které zabírají většinu datacentra nebo více lokalit, tak mohou výkyvy odběru dosáhnout desítek až stovek MW. K tomu se přidává pravidelné ukládání stavu modelu, které do průběhu vnáší další zlomy.
Modelový příklad ukazuje řád. Cluster s příkonem IT části 2 MW ve výpočetní fázi, který při výměně dat klesne na polovinu, mění odběr o 1 MW a tento rozdíl se opakuje v intervalech vteřin. Odběr běžné serverovny se mění pomaleji, podle vytížení služeb v průběhu hodin.
Co kolísání dělá se zdrojem
Zdroj bez silné sítě za zády nemá kam kolísání předat. Studie upozorňuje, že kmity v pásmu 0,2 až 3 Hz leží blízko rezonancí turbogenerátorů a dlouhých vedení. U dieselagregátu rozhoduje regulace otáček a napětí, která musí zvládnout opakované skoky zátěže.
Orientaci dává norma ISO 8528-5. Rozlišuje třídy provedení G1 až G4 podle povolených odchylek frekvence a napětí a podle doby zotavení po skokové změně zátěže. Třída G3 platí pro náročné zátěže, jako je telekomunikační technika. Pro výjimečně citlivé zátěže, například výpočetní techniku, existuje třída G4, jejíž limity se dohodnou mezi výrobcem a odběratelem. Výkon v kVA proto nestačí, ke zdroji patří údaj o třídě a o velikosti skoku, pro který platí.
Kolísání se také dá zmírnit dříve, než dorazí ke zdroji:
- Na straně akcelerátorů lze u novějších generací nastavit rychlost růstu a poklesu příkonu a spodní hranici odběru. Podle studie vyšla při spodní hranici 90 % TDP v simulaci energetická režie 10,5 %.
- Krátkodobé akumulátory u racků pohlcují propady a doplňují špičky, takže se energie neplýtvá.
- Softwarové řešení vyplňuje čekací okamžiky doplňkovou úlohou, což podle studie stojí do 5 % výkonu hlavní úlohy.
Kdy se špička kryje mimo hlavní přípojku
Může se stát, že cluster je hotový dříve, než je dokončeno navýšení rezervované kapacity od distributora. Podobně je to možné při zkušebním provozu nebo při rekonstrukci rozvodny. V takové chvíli může dočasné napájení zajistit půjčovna elektrocentrál, která velké stroje dodává v kontejnerech a při vyšší potřebě je spojuje do paralelního chodu. Součástí přípravy bývá kabeláž, rozvaděče, nádrže a obsluha.
Před připojením clusteru se zdroj vyplatí vyzkoušet na odporové zátěži. Mobilní zatěžovací odporníky existují do 1 000 kW a ukáží, jak zdroj drží ustálený výkon, teplotu a palivovou soustavu. Odporové banky se spínají po stupních, takže na nich jde zkoušet i skokové zatížení, které ISO 8528-5 popisuje. Vteřinové cykly skutečného clusteru ale nenapodobí. Stupně zátěže a velikost skoku, který zdroj zvládne, proto stojí za to domluvit předem s půjčovnou. V modelovém příkladu výše jde o skok 1 MW.
Při plánování je nutné počítat i s chlazením. Chladicí a klimatizační jednotky běží souběžně s výpočty a jejich odběr roste s venkovní teplotou, takže v srpnu je vyšší než v zimě. Při dimenzování se proto sčítá IT část, chlazení a pomocné systémy, ne jen štítkový příkon akcelerátorů.
Na co se zeptat při plánování
Před objednávkou dočasného napájení se vyplatí od provozovatele clusteru vyžádat několik údajů:
- Nejvyšší a nejnižší příkon IT části v jednom cyklu a rychlost, s jakou se mění.
- Zda je zapnuté vyhlazování odběru na straně akcelerátorů a s jakou spodní hranicí.
- Třídu podle ISO 8528-5, kterou zdroj splňuje, a velikost skoku zátěže, pro který platí.
- Jaký příkon mají chlazení a pomocné systémy a zda běží ze stejného zdroje.
- Jakou rezervu má napájení při výpadku jednoho stroje a jak se stroje spojují.
Odpovědi na tyto otázky určí, zda vystačí jeden stroj, nebo paralelní sestava, a zda je před zdrojem potřeba akumulace.
