কম্পিউটার চিপ, এআই সার্ভার ও ডেটা সেন্টারে অতিরিক্ত তাপ নিয়ন্ত্রণ এখন প্রযুক্তি খাতের বড় চ্যালেঞ্জ। উচ্চক্ষমতার প্রসেসর বেশি বিদ্যুৎ ব্যবহার করছে। ফলে উৎপন্ন হচ্ছে বেশি বর্জ্য তাপ। সেই তাপ সরাতে প্রচলিত ফ্যান, কম্প্রেসর ও অন্যান্য কুলিং ব্যবস্থায় আবার অতিরিক্ত বিদ্যুৎ খরচ হয়। তবে এই সমস্যার ব্যতিক্রমী এক সমাধান নিয়ে এসেছেন জার্মানির কার্লসরুহে ইনস্টিটিউট অব টেকনোলজি (কেআইটি) ও জাপানের ইউনিভার্সিটি অব সুকুবার গবেষকেরা।
ই-টিং শিয়াও, শুইচি মিয়াজাকি, ম্যানফ্রেড কোল ও জিংইউয়ান শু-সহ সংশ্লিষ্ট গবেষকদের এই গবেষণা সম্প্রতি আন্তর্জাতিক বিজ্ঞান সাময়িকী ‘নেচার এনার্জি’-তে প্রকাশিত হয়েছে।
গবেষকেরা এমন একটি সলিড-স্টেট কুলিং ব্যবস্থা তৈরি করেছেন, যা আলাদা বিদ্যুৎচালিত মোটর বা কম্প্রেসর ছাড়াই তাপকে কাজে লাগিয়ে সিস্টেম ঠান্ডা করতে পারবে। সংশ্লিষ্ট গবেষকদের দাবি, তাপশক্তিকে কাজে লাগিয়ে শীতলীকরণ ক্ষমতাসম্পন্ন কুলিং ব্যবস্থা বিশ্বে এটাই প্রথম।
বর্জ্য তাপ থেকেই যেভাবে ঠান্ডা হবে
নতুন ব্যবস্থাটিতে প্রচলিত বৈদ্যুতিক মোটর, কম্প্রেসর বা রেফ্রিজারেন্ট ব্যবহার করা হয়নি। এর মূল উপাদান দুটি অতি পাতলা শেপ-মেমোরি অ্যালয় ফিল্ম।
একটি টাইটানিয়াম-নিকেল এবং অন্যটি টাইটানিয়াম-নিকেল-আয়রন দিয়ে তৈরি।
সিস্টেমে তাপ শনাক্ত হওয়ার সঙ্গে সঙ্গে প্রথম ফিল্মটি সংকুচিত হয়ে যান্ত্রিক শক্তি তৈরি করে। সেই শক্তি দ্বিতীয় ফিল্মে চাপ সৃষ্টি করে। এতে দ্বিতীয় ফিল্মের ভেতরে পর্যায় পরিবর্তন ঘটে।
এই পরিবর্তনের সময় দ্বিতীয় ফিল্ম আশপাশ থেকে তাপ শোষণ করে। ফলে সেখানে ঠান্ডা পরিবেশ তৈরি হয়।
পুরো প্রক্রিয়াটি ইলাস্টোক্যালোরিক প্রভাবের ওপর নির্ভরশীল। এতে শেপ-মেমোরি অ্যালয়কে টান বা চাপ প্রয়োগ করলে এর স্ফটিক কাঠামোয় পরিবর্তন ঘটে। ফলে উপাদানটি তাপ শোষণ করে ঠান্ডা হয়ে যায়।
প্রসেসরের বর্জ্য তাপেই চলবে কুলিং ব্যবস্থা
প্রযুক্তিটির সবচেয়ে আকর্ষণীয় দিক হলো, প্রচলিত কুলিং ব্যবস্থায় যে তাপ সাধারণত বাইরে বের করে দেওয়া হয়, সেটিই এখানে শক্তির উৎস হিসেবে ব্যবহার করা যায়।
পরীক্ষায় গবেষকেরা ১৩০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপের উৎস ব্যবহার করে সর্বোচ্চ ২.২ কেলভিন তাপমাত্রার পার্থক্য তৈরি করতে সক্ষম হয়েছেন। আবার সরাসরি বৈদ্যুতিক উত্তাপ প্রয়োগ করে পরীক্ষায় সর্বোচ্চ ৪ কেলভিনের তাপমাত্রা পার্থক্য পাওয়া গেছে।
অর্থাৎ ভবিষ্যতে প্রসেসর, সার্ভার বা ডেটা সেন্টারের নির্গত তাপ পুনর্ব্যবহার করে সংশ্লিষ্ট যন্ত্রাংশ ঠান্ডা করার সম্ভাবনা রয়েছে।
ডেটা সেন্টারে বড় সম্ভাবনা
এআই অবকাঠামোর দ্রুত বিস্তারের সঙ্গে উচ্চক্ষমতার সার্ভার ও ডেটা সেন্টার ঠান্ডা রাখার প্রয়োজনও বাড়ছে।
একই সময়ে এসব স্থাপনার বিপুল বিদ্যুৎ ও পানির ব্যবহার নিয়ে বিভিন্ন দেশে স্থানীয় বাসিন্দা ও পরিবেশবাদীদের আপত্তি, প্রতিবাদ এবং নতুন বিধিনিষেধের উদ্যোগ দেখা যাচ্ছে।
এই পরিস্থিতিতে নতুন কুলিং প্রযুক্তিটি বড় পরিসরে উন্নয়ন ও বাস্তবায়ন করা গেলে সুফল দিতে পারে। এতে প্রচলিত কুলিং ব্যবস্থার ওপর নির্ভরতা কমানোর সুযোগ তৈরি হতে পারে। একই সঙ্গে অতিরিক্ত বিদ্যুৎ ও পানির চাহিদাও কমানো সম্ভব হতে পারে।
তবে বর্তমান প্রোটোটাইপের শীতল করার ক্ষমতা মাত্র ২.০৯ মিলিওয়াট। তাই বাণিজ্যিক ডেটা সেন্টারে ব্যবহারের আগে এর কুলিং ক্ষমতা, দক্ষতা ও নির্ভরযোগ্যতা অনেক বাড়াতে হবে।
গবেষকদের সামনে এখন মূল চ্যালেঞ্জ হলো প্রযুক্তিটিকে বড় পরিসরে কার্যকর করা। পাশাপাশি এটিকে দীর্ঘমেয়াদি ব্যবহারের উপযোগী করে তুলতে হবে।
