A novel thermoelectric CPU cooling system controlled by artificial intelligence

Abstract

Merkezi İşlem Birimi'ndeki (CPU) aşırı sıcaklık artışı nedeniyle, bilgisayarlar zamanla kapanma ve sistem hasarları meydana gelmektedir. Bu çalışmada, CPU'daki sıcaklığı azaltmak amacıyla yeni bir termoelektrik soğutma sistemi tasarlanmıştır. Ayrıca sistemin dinamik kontrolü için 3 farklı yapay zeka modeli oluşturulup başarıları karşılaştırılmıştır. Yeni soğutma sistemi, termoelektrik modül kullanılarak tasarlanmıştır. Sisteme eklediğimiz termoelektrik soğutucu ile CPU arasındaki sıcaklık farkından faydalanarak fazla ısıyı iletim ve konveksiyon yoluyla uzaklaştırmaktır. Termoelektrik soğutucunun sıcaklığı her zaman CPU sıcaklığından düşük olacağından dolayı etkin soğutma sağlanmış olacaktır. Soğutma ünitesinin kontrolü için özel bir elektronik devre ve yazılım geliştirilmiştir. Ek soğutma sistemini dinamik olarak kontrol etmek için üç farklı yapay zeka modeli (yapay sinir ağı, rastgele orman ve k-en yakın komşu) oluşturulup başarıları karşılaştırılmıştır. Yapay zeka, termoelektrik soğutma sisteminin gücünü ve fan hızını belirler. Bu kontrolü belirli bir CPU yükü veya belirli bir sıcaklık değeri yerine tüm parametreleri (CPU frekansı, voltajı, işlem sayısı gibi farklı değerler) değerlendirerek gerçekleştirir. Maksimum yükte CPU sıcaklığı 41⁰C iken, tasarlanan termoelektrik soğutma sistemi sayesinde bu sıcaklık 31⁰C'ye düşürülmüştür. Tüm yöntemler eğitimde yüksek bir sınıflandırma başarısı sağlamıştır. Ancak yapay sinir ağı yönteminin sınıflandırma başarısı (%97,973) rastgele ormana (%97,297) ve k-en yakın komşuya (%96,306) göre daha yüksektir.