Muốn đưa trung tâm dữ liệu vào hoạt động nhanh? Hãy trao cho chúng sự "linh hoạt"

Vào giờ nghỉ giải lao của một trận đấu bóng đá căng thẳng giữa đội tuyển Anh và Đức, hàng triệu người dân Anh đã thở phào nhẹ nhõm và làm điều mà họ thường làm trong những lúc stress: pha ấm trà. Làn sóng bật ấm đun nước điện này đã gây ra một loại căng thẳng khác: sự tăng đột biến và khổng lồ trong nhu cầu sử dụng điện. Tuy nhiên, National Grid, đơn vị vận hành mạng lưới truyền tải địa phương, đã sẵn sàng đáp ứng.

Ngay khi những chiếc ấm điện bắt đầu nóng lên, một chương trình AI đã gửi lệnh đến một trung tâm dữ liệu ở London yêu cầu giảm tốc độ của một số chip ngốn điện năng. Việc giảm thiểu này giúp đảm bảo đủ nguồn cung để đáp ứng nhu cầu, ngăn chặn nguy cơ mất điện hoặc hư hại thiết bị điện. Đối với các trung tâm dữ liệu vốn thường tiêu thụ điện năng một cách thô bạo mà không cân nhắc đến nhu cầu của người khác, đây là một bước đi mang tính cách mạng.

Trung tâm dữ liệu hoạt động với hiệu suất năng lượng cao

Tuy nhiên, đó chỉ là một cuộc mô phỏng. Vào tháng 12 năm 2025, các kỹ sư đã thử nghiệm một thế hệ trung tâm dữ liệu mới được xây dựng để linh hoạt về nhu cầu điện năng, tái hiện lại áp lực năng lượng mà lưới điện Anh phải đối mặt trong một trận đấu tại Euro 2020. Họ muốn xem phần mềm có tên Conductor sẽ phản ứng như thế nào nếu nó được kích hoạt tại thời điểm đó.

Conductor là sản phẩm chủ lực của Emerald AI, một công ty có trụ sở tại Washington, DC, là một trong những đơn vị tiên phong đi đầu trong nỗ lực chứng minh rằng các trung tâm dữ liệu có thể hoạt động trong giới hạn của lưới điện hiện hữu.

Nút thắt năng lượng

Năm nay, Emerald chuẩn bị triển khai Conductor tại một cơ sở mới tại khu vực Virginia được mệnh danh là Data Center Alley, lần này kết nối trực tiếp với lưới điện thực. Khi nhu cầu điện tổng thể tăng vọt, Conductor sẽ giảm công suất tiêu thụ của trung tâm dữ liệu, đồng thời đảm bảo rằng các máy chủ vẫn hoàn thành các công việc quan trọng và cấp bách nhất. Các đối tác của Emerald trong dự án này — bao gồm Nvidia và Digital Realty, nhà khai thác trung tâm dữ liệu khổng lồ — gọi đây là một trong những "nhà máy AI linh hoạt về điện năng" đầu tiên trên thế giới.

Việc chứng minh rằng các trung tâm dữ liệu có thể tham gia vào sự trao đổi này có thể giải quyết vấn đề được nhiều lãnh đạo công nghệ xác định là nút thắt lớn nhất khi đưa cơ sở vào vận hành: Thời gian để được phê duyệt, xây dựng và kết nối các nhà máy điện mới lâu hơn nhiều so với thời gian xây dựng trung tâm dữ liệu. Ví dụ, PJM, nhà khai thác lưới điện tại Virginia và lớn nhất nước Mỹ, cần tới tám năm để đưa nguồn phát điện mới vào hoạt động, theo RMI, một nhóm nghiên cứu và vận động chính sách năng lượng.

"Chúng ta cần giải quyết bài toán năng lượng", Josh Parker, người đứng đầu bộ phận bền vững tại Nvidia, cho biết. "Sự linh hoạt của nhà máy AI là cầu nối giữa nhu cầu khổng lồ về AI và những hạn chế tức thời của lưới điện chúng ta."

Tuy nhiên, tốc độ không phải là vấn đề duy nhất. Khi các cơ sở này được cắm điện, hàng xóm thường chỉ trích chúng vì tiêu thụ quá nhiều điện và góp phần làm tăng giá cả. Họ cho rằng trung tâm dữ liệu gây ồn hơn là tạo ra việc làm dài hạn, gây ô nhiễm và đe dọa sinh kế của người dân. Các tổ chức đã trì hoãn các dự án trị giá hơn 150 tỷ USD vào năm 2025, và các nhà hoạch định chính sách đang bắt đầu áp đặt các hạn chế đối với việc phát triển.

Hệ thống làm mát và máy chủ trong trung tâm dữ liệu hiện đại

Hơn một chục bang đang xem xét lệnh cấm, và các lệnh cấm tạm thời tại địa phương đang có hiệu lực tại những nơi như Minneapolis và quận DeKalb ở Georgia. Ở cấp liên bang, Đạo luật GRID, một dự luật lưỡng đảng tại Thượng viện Mỹ, đề xuất tách hoàn toàn các trung tâm dữ liệu mới khỏi lưới điện công cộng. Một số nhà khai thác thậm chí đang tự phát điện riêng thay vì phụ thuộc vào lưới.

Khai thác sự linh hoạt

Thay vì vội vã xây dựng các nhà máy điện mới, các công ty có thể tìm thấy một phần giải pháp ngay dưới chân mình — cụ thể là trên các đường dây truyền tải. Các chuyên gia lưới điện lập luận rằng hệ thống hiện tại chỉ hoạt động gần công suất tối đa trong một số ít giờ có nhu cầu cao trong năm. Điều này có nghĩa là nếu các trung tâm dữ liệu có thể hạn chế mức tiêu thụ trong những thời điểm đó, họ sẽ không cần phải chờ đợi các nâng cấp cơ sở hạ tầng lớn hay xây dựng nhà máy điện ngoài lưới.

Thực tế, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng có thể có dư thừa điện năng cho các trung tâm dữ liệu biết cách linh hoạt. Một báo cáo năm 2025 của các nhà nghiên cứu tại Đại học Duke cho thấy lưới điện Mỹ có thể cung cấp thêm 76 gigawatt — khoảng 5% tổng công suất — cho các cơ sở sẵn sàng giảm mức sử dụng chỉ 0,25% thời gian. Tương đương khoảng 22 giờ mỗi năm.

Các kết nối điện linh hoạt cũng có thể giúp các trung tâm dữ liệu giải quyết các vấn đề về hình ảnh cộng đồng. Bằng cách giảm mức tiêu thụ khi lưới điện quá tải, chúng có thể tránh việc chuyển dịch điện năng khỏi nơi cần thiết nhất, từ đó tăng cường sự ổn định.

Các chiến lược thực tế

Sự khan hiếm điện năng cho AI đang thu hút nguồn lực và nghiên cứu vào các chiến lược linh hoạt cho lưới điện nói chung. Tuy nhiên, khái niệm này cũng mang lại sự phức tạp. Đối với các trung tâm dữ liệu, việc thỏa hiệp về nhu cầu năng lượng không dễ chấp nhận. Các chuyên gia về linh hoạt hình dung ba cách khả thi.

Cách đơn giản nhất là trung tâm dữ liệu mới lắp đặt lưu trữ hoặc phát điện dự phòng tại chỗ để sử dụng khi lưới điện quá tải — tự chi trả chi phí, tất nhiên.

Một cơ sở cũng có thể lấp đầy khoảng trống bằng cách sử dụng Nhà máy điện ảo (VPP). Công ty điện sẽ giảm mức cung cấp cho người dùng đã đăng ký tham gia VPP, và trung tâm dữ liệu sẽ trả tiền cho sự linh hoạt của họ.

Cuối cùng, một trung tâm dữ liệu có thể đơn giản là sử dụng ít điện hơn vào các thời điểm cao điểm. Tuy nhiên, một số chuyên gia đánh cược rằng giá trị của việc đi vào hoạt động nhanh chóng là đủ để thay đổi tư duy của các nhà khai thác.

GridCare, một startup tại Thung lũng Silicon, là một trong những công ty đầu tiên sử dụng sự linh hoạt để đưa trung tâm dữ liệu vào hoạt động nhanh chóng. Họ sử dụng mô hình AI để tạo ra "bản sao số" cho các cấu hình lưới điện khác nhau và tìm ra kết quả có thể mở khóa công suất đồng thời đảm bảo độ tin cậy.

Phần mềm "nhạc trưởng" Conductor

Trong số các cách tiếp cận về linh hoạt, giải pháp của Emerald AI có thể là tham vọng nhất: yêu cầu các trung tâm dữ liệu điều chỉnh theo nhu cầu của lưới điện. Phần mềm Conductor của công ty có thể chạy tại chỗ hoặc trên đám mây.

Một trong những câu hỏi quan trọng nhất đối với Conductor là xác định quy trình AI nào có thể được làm chậm lại để tiết kiệm năng lượng mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất. Conductor sau đó phân tích khối lượng công việc AI để xác định việc điều chỉnh điện năng cho một bộ vi xử lý nhất định sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất như thế nào.

"Đường cong hiệu suất thay đổi đối với các loại khối lượng công việc khác nhau", Ayse Coskun, nhà khoa học trưởng tại Emerald AI, cho biết. "Mỗi công việc AI sẽ có một vị trí khác nhau trên đường cong đó. Trí thông minh của chúng ta nằm ở việc xác định bạn đang ở đâu trên đường cong đó."

Vào năm ngoái, Emerald AI đã bắt đầu đánh giá sự sẵn sàng của công nghệ này trong một loạt bài kiểm tra. Thử nghiệm đầu tiên tại Phoenix đã cho thấy Conductor có thể giảm điện năng cho các chip xuống 25% trong ba giờ trong khi vẫn duy trì hiệu suất tính toán chấp nhận được. Thử nghiệm tiếp theo buộc hệ thống phải xoay sở với những biến động bất ngờ của lưới điện và chuyển hướng công việc AI từ một trung tâm dữ liệu ở Virginia sang một trung tâm bớt bận rắn hơn ở Chicago.

Thử nghiệm và tương lai

Mặc dù các trung tâm dữ liệu đang mọc lên khắp nước Mỹ, nhưng không nơi nào có thể so sánh với sức mạnh tính toán tích lũy tại Data Center Alley ở Bắc Virginia. Khu vực này là nhà của khoảng 500 cơ sở tính toán, chiếm 13% công suất toàn cầu.

Khuôn viên của Manassas, nơi Emerald AI, Nvidia và Digital Realty đang xây dựng một trung tâm dữ liệu linh hoạt về điện năng, có thể chứng minh cách các trung tâm dữ liệu có thể "vắt kiệt" điện năng cần thiết từ công suất hiện hữu. Cơ sở này, dự kiến đi vào hoạt động cuối năm nay, được định hướng để cho phép Conductor quản lý điện năng ở quy mô lớn nhất cho đến nay và phản ứng với điều kiện trên lưới điện thực tế lần đầu tiên.

Mặc dù một số chuyên gia lưới điện hoài nghi cho rằng không có giải pháp thay thế cho việc gia tăng công suất phát điện, nhưng những người ủng hộ sự linh hoạt đồng ý rằng về dài hạn, điện khí hóa sẽ thúc đẩy nhu cầu về nhiều thế hệ và truyền tải hơn. Một mức độ linh hoạt nào đó sẽ đóng vai trò then chốt trong việc sử dụng cơ sở hạ tầng lưới điện tốt hơn khi chúng ta chuyển dịch từ nhiên liệu hóa thạch sang tương lai với năng lượng mặt trời, gió, pin và xe điện.

"Tôi nghĩ rằng trong một cuộc khủng hoảng như thế này, không có giải pháp nhanh chóng", Coskun nói. "Đôi khi một cuộc khủng hoảng như thế này tạo ra cơ hội để làm điều gì đó theo một cách khác."