Vì thế giới loài người không ngừng "sống trên mạng", chúng ta sẽ cần nhiều trung tâm dữ liệu hơn nữa. Trong khi đó, nước nôi đang ngày càng khan hiếm, còn hành tinh thì nóng lên. Tất cả đang đe dọa lẫn nhau.

Mỗi năm, nhân loại tạo ra thêm hàng chục zettabyte dữ liệu số (1 zettabyte tương đương khoảng 250 tỉ chiếc đĩa DVD). Lượng dữ liệu khổng lồ này đang được lưu trữ trong hàng ngàn trung tâm dữ liệu rải rác khắp thế giới, nơi các máy chủ đang duy trì hoạt động của Internet.

Chúng tiêu tốn rất nhiều năng lượng và đồng thời tạo ra rất nhiều nhiệt. Nếu không được làm mát đầy đủ, các máy chủ sẽ trở nên quá nóng, hỏng hóc, thậm chí bốc cháy.

Để làm mát các máy chủ, có thể dùng điều hòa không khí truyền thống - vốn đắt tiền, hoặc sử dụng nước cho kỹ thuật làm mát bằng bay hơi. Lựa chọn sau rẻ tiền hơn nhưng tiêu tốn hàng triệu lít nước.

Có một so sánh phổ biến như sau: mỗi ngày, một trung tâm dữ liệu điển hình sẽ sử dụng lượng nước tương đương với một khu phố có 30.000 đến 40.000 người.

Theo nghiên cứu của ĐH Virginia Tech hồi tháng 5-2021, phần lớn nhu cầu nước đến từ việc sử dụng điện (các nhà máy điện sử dụng nước khi vận hành), nhưng khoảng 25% lượng nước được dùng để làm mát trực tiếp.

Nghiên cứu cũng cho thấy mâu thuẫn: rất nhiều trung tâm dữ liệu đang hoạt động ở những nơi khan hiếm nước, đặc biệt là miền Tây nước Mỹ, nơi các cộng đồng địa phương đang vật lộn để tiết kiệm nước trong bối cảnh hạn hán gia tăng.

Bang Arizona, thành phố sa mạc với nửa triệu cư dân Mesa đang "nuôi" hàng loạt trung tâm dữ liệu của Google, Apple và nhiều ông lớn công nghệ khác.

Tại làng Los Lunas, bang New Mexico, nông dân đã phản đối việc xây dựng một trung tâm dữ liệu của Meta (công ty mẹ của Facebook).

Nhưng đó không phải là sự lựa chọn dễ chịu cho các hãng công nghệ. Một tờ báo địa phương ở Dalles, bang Oregon, đã điều tra được rằng một trung tâm dữ liệu của Google "uống" hơn 1/4 lượng nước của cả thành phố.

Google sau đó trở thành công ty đầu tiên công khai số liệu về nhu cầu nước của các trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới.

Nói đúng hơn, không bên nào bình yên trong tình cảnh này. John DeVoe, cố vấn cho tổ chức môi trường WaterWatch của Oregon, lo lắng rằng các trung tâm dữ liệu ở Dalles đang cạnh tranh nguồn nước quý giá, vốn có thể dùng để hỗ trợ các loài vật ở đất ngập nước và sông ngòi gần đó.

"Đây là một tình huống khó khăn, khi nguồn nước được hứa hẹn cho quá nhiều lợi ích" - DeVoe nói với The Washington Post.

Khi nhiệt độ cao kỷ lục tàn phá nước Anh vào tháng 7 năm ngoái, các trung tâm dữ liệu của Google Cloud ở London đã "offline" suốt một ngày vì hệ thống làm mát trục trặc.

Sự cố không chỉ ảnh hưởng mỗi địa bàn đặt máy chủ: khách hàng của nó ở Mỹ và khu vực Thái Bình Dương đã bị hạn chế truy cập vào các dịch vụ chính của Google trong nhiều giờ liền. Nhiều vụ tương tự đã xảy ra ở Mỹ trong cả mùa hè.

Thời tiết bất định sẽ thách thức tất cả cơ sở hạ tầng mà con người đã tạo ra, bao gồm cả các cỗ máy đang lưu trữ tri thức nhân loại. Nhưng chúng đã sẵn sàng "chiến đấu" chưa?

Khi phát triển một hệ thống làm mát cho trung tâm dữ liệu, người ta cân nhắc về thiết kế của bộ tản nhiệt và chip bậc thấp (low-level), phần mềm nhận biết nhiệt, cách sắp đặt các máy chủ, quạt và hệ thống làm mát của tòa nhà, cũng như cách tận dụng khí hậu địa phương (như khi bạn mở cửa sổ vào mùa thu thay vì bật máy điều hòa)…

Sophia Flucker, thuộc công ty tư vấn Operational Intelligence, cho biết: các công ty thiết kế trung tâm dữ liệu bắt đầu cân nhắc giữa thông tin thời tiết lỗi thời và nhiệt độ dự kiến trong tương lai. "Nhưng cách làm này phụ thuộc vào việc ta có thể dự đoán tương lai chính xác đến đâu", cô nói.

Bên cạnh việc xây dựng mới, một số lượng lớn các trung tâm dữ liệu kiểu cũ, tỉ như của giới ngân hàng, sẽ cần được trang bị khả năng chịu nóng.

Và ở thời điểm "đổi mới" này, trung tâm dữ liệu - và các công ty - không nên chỉ tập trung vào việc thích nghi với biến đổi khí hậu, mà còn cần tích cực đóng góp vào việc ngăn chặn sự nóng lên toàn cầu.

Các nhà khoa học và tập đoàn đang hướng tới mục tiêu đó theo nhiều cách. Một số trung tâm dữ liệu đang theo hướng tăng hiệu năng, nghĩa là làm được nhiều việc hơn với cùng một lượng điện.

Một số khác chọn "chuyển hộ khẩu" sang nơi cung cấp năng lượng xanh, hoặc thậm chí tự sản xuất năng lượng tái tạo. Nhìn chung, là cuộc tìm kiếm các hệ thống làm mát tiết kiệm điện nước hơn, đồng thời nỗ lực tăng khả năng chịu nóng của các máy chủ.

Một ý tưởng "chạy trốn cái nóng" là dịch chuyển trung tâm dữ liệu về phía bắc mát mẻ, nhưng cách này sẽ có những vấn đề riêng.

Trong khi đó, với điện toán biên (edge computing), chú trọng cải thiện thời gian phản hồi và tiết kiệm băng thông, các doanh nghiệp lại muốn đưa trung tâm dữ liệu đến gần điểm tiêu thụ dữ liệu hơn, thường là các đô thị đã sẵn nóng nực.

Trong một trung tâm dữ liệu của Microsoft. Ảnh: Microsoft

Đó cũng không hẳn là ác mộng cho các thành phố, vì lượng nhiệt thải từ các trung tâm dữ liệu có thể được dùng để sưởi ấm nhiều tòa nhà vào mùa đông, thông qua một mạng lưới đường ống.

Khái niệm "district heating" này đã có từ thời Đế chế La Mã, và vẫn còn tồn tại ở một số siêu đô thị. Điểm khác biệt giờ đây là dùng nhiệt thải có sẵn thay vì đốt nhiên liệu hóa thạch.

Ở quy mô nhỏ hơn, một công ty công nghệ của Anh, Deep Green, đang tận dụng các trung tâm dữ liệu mini cho việc sưởi ấm các bể bơi công cộng, và kiếm tiền từ việc cho thuê máy chủ.

Cũng có vài giải pháp táo bạo hơn đang được nghiên cứu, chẳng hạn Microsoft từng cho chìm một trung tâm dữ liệu ở độ sâu hơn 35 mét dưới biển ngoài khơi Scotland, nhằm làm mát và các lợi ích khác.

Họ cũng thử nhấn chìm các máy chủ trong bể chất lỏng kín, nơi chất lỏng sôi lên, bốc hơi và rồi "đổ mưa" trở lại bể. Microsoft có kế hoạch cắt giảm 95% lượng nước phục vụ các trung tâm dữ liệu vào năm 2024, với mục tiêu sẽ loại bỏ việc sử dụng nước.

Vẫn còn một lý do để chúng ta lạc quan: hiệu năng của các trung tâm dữ liệu đã được cải thiện đáng kể trong chục năm qua.

Từ 2010 - 2018, trong khi khối lượng công việc của các trung tâm dữ liệu đã tăng gấp 5 lần, mức tiêu thụ điện của chúng chỉ tăng 6%, theo nghiên cứu của ĐH Virginia Tech.

Các trung tâm dữ liệu đúng là những tòa nhà lạnh lẽo, với những khay máy chủ xếp chồng chất như núi, giữa những dây nhợ, đèn đóm.

Nhưng ở đó còn có những người chăm mây, những con người bằng xương bằng thịt, mà với họ, "đám mây" không đơn thuần là một thứ cơ sở hạ tầng họ phải bảo dưỡng, mà là một lối sống, một nhân dạng, một văn hóa, với những tiêu chuẩn, nghi thức và ngôn ngữ riêng.

Khi có sự cố xảy ra, ta thường khó chịu vì email không gửi được, trang web mở không ra, bộ phim đang stream bị đứng giữa chừng.

Những gián đoạn như thế, dù là trong chốc lát, là điều không thể chấp nhận với những người ở "phía bên kia" của đám mây.

Với đôi tai của người thường, không có cách nào phân biệt được tiếng quạt quá nhiệt giữa những âm thanh máy móc ồn ào ở trung tâm dữ liệu.

Nhưng Tom thì có - anh phân biệt được từng tiếng bíp hay nhịp xung trong bản hợp xướng tiếng ồn đến từ máy lạnh, hệ thống phát điện, máy chủ, thiết bị báo khói, hệ thống phòng cháy. Anh là thợ săn sự cố - phát hiện máy chủ nào đang quá nóng chỉ bằng cách dỏng tai nghe tiếng quạt tản nhiệt.

Tom có nhiệm vụ "bảo vệ sức khỏe" cho trung tâm dữ liệu này, nghĩa là phải ngăn bất kỳ hình thức gián đoạn dịch vụ (downtime) nào.

Downtime có thể gây thiệt hại hàng ngàn USD/phút hoặc hơn, vì thế Tom phải luôn cảnh giác. Với anh, downtime đồng nghĩa với thất bại, không chỉ theo nghĩa kỹ thuật mà còn trách nhiệm cá nhân.

Tom mô tả công việc của mình như một nhà hàng hải - quan sát một vùng biển với thủy triều, các dòng đối lưu và bề mặt nước để phát hiện những đợt nhiệt bất thường.

Baldur, đồng nghiệp của Tom tại một trung tâm dữ liệu ở Iceland, lại cho rằng nghề này như lính cứu hỏa: ngăn các "đám cháy" - tức sự cố - xảy ra bằng mọi giá, hoặc dập ngay trước khi chúng lan rộng.

Baldur còn nghĩ xa hơn về công việc của mình. Anh cho rằng vận hành tốt một trung tâm dữ liệu sẽ góp phần đặt nền tảng cho một tương lai tốt đẹp hơn cho thế hệ sau của Iceland, khi đất nước họ, mà như anh nói, vốn "chỉ là một tảng đá ở giữa Bắc Đại Tây Dương", không chỉ làm du lịch mà còn trở thành một thiên đường để đặt trung tâm dữ liệu nhờ tài nguyên thiên nhiên và cả con người.

Tài nguyên thiên nhiên của Iceland thì đã rõ: nhiệt độ mát lạnh quanh năm chính là hệ thống tản nhiệt bền vững, thân thiện môi trường và miễn phí, còn năng lượng tái tạo (thủy điện và địa nhiệt) thì dồi dào.

Nhưng còn con người? Baldur giải thích đó là sự háo hức "học cách thực hiện mọi nhiệm vụ với tinh thần của lính cứu hỏa" của người Iceland, vì làm việc chăm chỉ đã ăn vào máu của họ.

Nơi đặt những cỗ máy vận hành đám mây, vốn phải phòng ngừa mọi sự cố kỹ thuật, có khi lại trở thành nơi ẩn tránh của cộng đồng địa phương khi xảy ra khủng hoảng trong đời thực, như một trận cuồng phong chẳng hạn.

Tháng 9-2017, bão Maria quét qua vùng Caribê, một trung tâm dữ liệu ở San Juan, Puerto Rico đã tham gia nỗ lực cứu trợ và phục hồi của chính phủ bằng cách mở cửa để người dân từ khắp hòn đảo này đến sơ tán.

"Mặc dù gần như cả Puerto Rico bị mất điện, chúng tôi vẫn có máy phát điện và không bao giờ mất kết nối mạng.

Chúng tôi cho người dân vào để họ sạc điện thoại hoặc dùng mạng để xác định vị trí của gia đình. Các quan chức chính phủ cũng đến đây để thành lập trung tâm điều phối cứu trợ và cứu hộ" - Ricardo, người "chăm mây" ở trung tâm, giải thích.

Gia đình Ricardo cũng phải đến trú ở đây gần một tháng. "Đây là nơi an toàn nhất lúc đó, sếp của tôi cho phép chúng tôi ở lại, vì đó là lúc khủng hoảng mà". "Trung tâm dữ liệu của chúng tôi như một giáo đoàn, và chúng tôi giống như linh mục vậy" - Ricardo dí dỏm.

Sau những chuyến thực tế từ vùng lạnh giá đến hòn đảo nhiệt đới, Monserrateis đúc kết rằng "chăm mây" hay quản lý, vận hành một trung tâm dữ liệu không chỉ là chồng các máy chủ lên nhau, tháo lắp dây cáp, xử lý máy cũ...

Điều quan trọng nhất là các trung tâm dữ liệu "không được điều khiển bởi người làm việc như cái máy, hoặc những người ít vận động, chuyên ngồi trên những chiếc ghế xoay và bấm nút".

Những câu chuyện được kể từ bên trong các trung tâm dữ liệu cho thấy "đám mây" cũng có ý nghĩa về mặt nhân học như công nghệ, vừa logic nhưng cũng vừa cảm xúc, vừa ảo mà lại vừa thật.

Những người chăm sóc vô hình cho thế giới trực tuyến của chúng ta cũng có khuyết điểm và là con người như chúng ta, nhưng họ cũng là người hùng: nhờ họ mà mọi thứ trên không gian số hoạt động.

"Lần tới khi bạn vào web, kiểm tra email hoặc nghe nhạc trực tuyến, hãy nghĩ về họ và những câu chuyện của họ - những người ở phía bên kia của đám mây" - Monserrateis kết luận.