您是否知道，單個(gè) ChatGPT 查詢消耗的能量是 Google 搜索的 10 倍以上？如果您知道，那么包括國家電網(wǎng)首席執(zhí)行官 John Pettigrew 在內(nèi)的有影響力的人物倡導(dǎo)改革以減輕英國電力基礎(chǔ)設(shè)施的壓力以支持人工智能的發(fā)展也就不足為奇了。
與此同時(shí)，環(huán)境法規(guī)迫使數(shù)據(jù)中心將能源消耗降至最低，這迫使他們尋找更可持續(xù)地為人工智能創(chuàng)新提供動(dòng)力的解決方案。目前，各設(shè)施正在研究可再生能源的潛力，以解決降低電網(wǎng)負(fù)荷和減少碳排放的挑戰(zhàn)。然而，引入太陽能和風(fēng)能等其他能源非常復(fù)雜，需要仔細(xì)規(guī)劃和實(shí)施。幸運(yùn)的是，有一個(gè)解決方案可以提供幫助。
在進(jìn)行重大改造之前，設(shè)施可以使用數(shù)字孿生來支持其設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)。這些物理數(shù)據(jù)中心的虛擬副本可以根據(jù)新能源解決方案模擬設(shè)計(jì)，以確保其兼容性和效率，然后再將其應(yīng)用于實(shí)際設(shè)施。在我們進(jìn)一步深入探討數(shù)字孿生的前景之前，了解為什么在日益由人工智能主導(dǎo)的社會(huì)中我們需要它們至關(guān)重要。
迫在眉睫的容量危機(jī)
數(shù)據(jù)中心已經(jīng)面臨巨大的容量壓力。人工智能的快速發(fā)展加劇了這一問題，世邦魏理仕的數(shù)據(jù)顯示，2023 年歐洲五大市場(chǎng)的數(shù)據(jù)中心需求(511MW)超過了供應(yīng)(467MW)。此外，表明數(shù)據(jù)中心能源使用效率 (PUE) 分?jǐn)?shù)停滯不前。雖然一些一流的數(shù)據(jù)中心得分為 1.1，但許多分?jǐn)?shù)現(xiàn)在鎖定在 1.5。在某些情況下，這相當(dāng)于驚人的五倍能源浪費(fèi)。
由于算法需要大量的存儲(chǔ)和處理能力，人工智能只會(huì)加劇這些挑戰(zhàn)。預(yù)計(jì)未來幾年這一需求將飆升，預(yù)計(jì)的 GW 增長(zhǎng)大部分歸因于人工智能。隨著人工智能繼續(xù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這些數(shù)字只會(huì)增加。
維持?jǐn)?shù)據(jù)中心有效供電所需的能源供應(yīng)并不簡(jiǎn)單。世界各地的人們都親眼目睹了容量需求如何影響電網(wǎng)。例如，2017 年和 2019 年加州發(fā)生過停電，美國部分地區(qū)最近發(fā)出警告，稱人工智能可能導(dǎo)致能源需求激增，從而導(dǎo)致電力中斷。這引起了人們對(duì)維持穩(wěn)定電網(wǎng)和能源供應(yīng)的難度的更多關(guān)注。然而，困難還不止于此。
可持續(xù)發(fā)展故事
耗能的數(shù)據(jù)中心容納著復(fù)雜的設(shè)備，這些設(shè)備需要持續(xù)為服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等提供能源。然而，這并不是設(shè)施大規(guī)模消耗的唯一資源。平均每個(gè)數(shù)據(jù)中心每天使用 300-500 萬加侖的水——這相當(dāng)于一個(gè)擁有 50,000 人的城市的用水量。公眾對(duì)設(shè)施的興趣因此而增長(zhǎng)，尤其是當(dāng)能源需求不斷增長(zhǎng)時(shí)。現(xiàn)在，隨著地方政府、人民和議會(huì)的反對(duì)聲越來越大，新數(shù)據(jù)中心的計(jì)劃被公開否決。
立法者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)也在密切監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心。法規(guī)的變化意味著依賴數(shù)據(jù)中心的公司將不再能夠?qū)⑵渑欧呸D(zhuǎn)移到供應(yīng)鏈下游。例如，《能源效率指令》(EED)和《企業(yè)可持續(xù)發(fā)展報(bào)告指令》(CSRD)將要求大公司直接和間接報(bào)告其碳排放情況。
更為復(fù)雜的是，設(shè)施意識(shí)到使用傳統(tǒng)能源可能會(huì)限制其可持續(xù)性，但它們?nèi)孕枰獮?AI 提供動(dòng)力。因此，高管們正在尋找能夠同時(shí)滿足 AI 期望和環(huán)境、社會(huì)和治理 (ESG) 目標(biāo)的解決方案。可再生能源是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
新加坡、荷蘭和愛爾蘭等國家已經(jīng)在積極尋找替代能源來為數(shù)據(jù)中心供電。通過使用太陽能、風(fēng)能和其他可再生能源，數(shù)據(jù)中心將減少碳排放和停電的可能性。
可再生能源還可能減少公眾和地方政府對(duì)即將建設(shè)的數(shù)據(jù)中心的抵制，使項(xiàng)目審批更加容易。然而，最重要的是，確保現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心盡可能有效地利用所有傳統(tǒng)和可再生能源應(yīng)該是設(shè)施經(jīng)理的首要目標(biāo)。
使用數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
許多現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心管理人員都力求滿足可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)、遵守監(jiān)管要求并滿足人工智能日益增長(zhǎng)的電力需求。這就是數(shù)字孿生的諸多優(yōu)勢(shì)發(fā)揮作用的地方。
首先，與人工智能技術(shù)相關(guān)的更高功率密度尤其必須有效且高效地冷卻。數(shù)字孿生可用于評(píng)估向環(huán)境中散熱的有效性以及白色空間中冷卻供應(yīng)的效率。這對(duì)于防止不斷增長(zhǎng)的功率密度破壞免費(fèi)冷卻技術(shù)以及隨之而來的能源消耗爆炸式增長(zhǎng)是必要的。
另一個(gè)好處是，數(shù)字孿生對(duì)于在更廣泛的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)中充分發(fā)揮可再生能源的潛力至關(guān)重要。數(shù)據(jù)中心管理人員可以使用數(shù)字孿生確定最適合其特定需求的配置。這些模型可以通過考慮冷卻策略和資源分配來動(dòng)態(tài)調(diào)整以適應(yīng)能源的變化。通過采用這種策略，設(shè)施可以最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響并優(yōu)化其對(duì)可再生能源的使用。
最后，數(shù)字孿生能夠持續(xù)監(jiān)控整個(gè)設(shè)施的資源利用率。將傳感器和數(shù)據(jù)收集機(jī)制與數(shù)字孿生相結(jié)合，運(yùn)營(yíng)商能夠?qū)崟r(shí)評(píng)估各種組件的性能，例如冷卻效率、功耗和網(wǎng)絡(luò)帶寬。
可以分析這些見解以識(shí)別能源問題，進(jìn)而解決資源分配或閑置容量問題。這些優(yōu)勢(shì)使運(yùn)營(yíng)更加環(huán)保，并可以產(chǎn)生令人滿意的 PUE 分?jǐn)?shù)或其他指標(biāo)，這些指標(biāo)更適合液體冷卻和混合系統(tǒng)。有了這些優(yōu)勢(shì)，運(yùn)營(yíng)商可以放心地研究可再生能源的整合。
安全地推動(dòng)人工智能的采用
如果要更可持續(xù)地為人工智能提供動(dòng)力，那么在人工智能發(fā)展之后，僅僅依賴傳統(tǒng)能源是行不通的。然而，數(shù)字孿生可以指導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)者完成這一旅程，使他們能夠優(yōu)化整個(gè)設(shè)施的資源利用率并顯著節(jié)省能源。
這減少了能源需求的壓力，同時(shí)提供了對(duì)環(huán)境影響的清晰視圖。采用數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)中心將能夠更好地應(yīng)對(duì)人工智能的挑戰(zhàn)，并打開通往更可持續(xù)的數(shù)字化未來的大門。
