碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略背景下數(shù)據(jù)中心如何實現(xiàn)綠色計算

數(shù)字經(jīng)濟時代，數(shù)據(jù)與算力就是生產(chǎn)力已經(jīng)成為行業(yè)的重要共識。數(shù)據(jù)、算力增長的背后，涉及的端側(cè)設(shè)備、協(xié)同平臺、數(shù)據(jù)存儲、處理等碳排也與日俱增，不可忽視。

拿核心的數(shù)據(jù)中心來說，有關(guān)研究機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，過去十年，我國數(shù)據(jù)中心整體用電量以每年超過10%的速度遞增。截至2020年，數(shù)據(jù)中心約占我國用電量的2.7%。據(jù)IDC的預(yù)計，到2024年數(shù)據(jù)中心耗電量將占到全社會耗電量的5%以上。可預(yù)見的是，隨著市場體量和需求的持續(xù)增長，這一比例仍將不斷上升。

在碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略背景下，如何提高整個數(shù)智設(shè)備與計算的效率、降低能耗，是行業(yè)最為關(guān)注的重要問題。

綠色計算在這個背景下，成為低碳算力發(fā)展的最新趨勢，近幾年，綠色計算在行業(yè)被頻繁提及。綠色計算倒不是一個新詞，十年前它就被提出了。在雙碳的背景需求下，綠色計算的內(nèi)涵可不只是數(shù)據(jù)中心，還包含更加豐富的內(nèi)容。

綠風(fēng)重塑的三重價值鏈

對于綠色計算，早期的研究主要是從功耗問題開始。關(guān)于它完整的研究與分析，迄今的討論比較少，目前仍然沒有標準的定義。很多人望文生義，對綠色計算的內(nèi)涵簡單扣個數(shù)據(jù)中心的帽子，這是不少人理解的誤區(qū)。

對于綠色計算的含義，拆開文字討論，綠色包含的內(nèi)容簡單來說就是低碳和無害，即能源和資源的節(jié)約，能源和資源的高效利用與循環(huán)利用，對人和環(huán)境的友好。計算可理解為包含軟硬件結(jié)合的終端設(shè)備、服務(wù)器和相關(guān)系統(tǒng)等。

行業(yè)內(nèi)對綠色計算的內(nèi)涵的共識，總結(jié)來說是采用高效、節(jié)能和低功耗的計算設(shè)備和配套設(shè)施，合理分配計算資源，保障可持續(xù)發(fā)展的低成本、低能耗的新型系統(tǒng)與應(yīng)用。

從綠色計算的內(nèi)涵也就很容易的看到其對于產(chǎn)業(yè)的價值。對于企業(yè)來說，綠色計算賦予企業(yè)成本、能耗、技術(shù)、環(huán)保等價值鏈的提升。

一是降低綜合成本。無論是大公司還是小企業(yè)，降本增效是其永恒的話題，簡化IT運維管理，降低綜合成本的需求迫切。對于企業(yè)來說，將數(shù)據(jù)、算力負載合并到更密集、集中的計算平臺上，是降本增效的有效方法。當數(shù)百臺服務(wù)器集成為幾臺服務(wù)器，機房或數(shù)據(jù)中心樓面空間成本、電力需求隨之也會大幅降低，軟硬件維護、網(wǎng)絡(luò)管理等運維工作也可以大幅簡化。企業(yè)整體在軟硬件方面的運營成本也將大幅降低。

二是綠色降耗，承擔(dān)環(huán)保責(zé)任。雙碳背景的需求下，企業(yè)的碳排也有了更加嚴苛的標準。尤其是高碳排、高能耗的巨頭企業(yè)，綠色計算意味著合規(guī)的生產(chǎn)與運營強制要求。采用集約的綠色計算、高能效的AI系統(tǒng)技術(shù)，意味著同樣的工作負載只需要更少的服務(wù)器和配套軟件支撐，實現(xiàn)合規(guī)的同時，也承擔(dān)了企業(yè)應(yīng)有的環(huán)保責(zé)任。

三是支持技術(shù)、業(yè)務(wù)的創(chuàng)新。采用高性能、高密度、高資源利用率的綠色計算架構(gòu)，可以支持企業(yè)在現(xiàn)有架構(gòu)的基礎(chǔ)上靈活擴展，充分利用服務(wù)器資源，開發(fā)與部署新應(yīng)用，提供新服務(wù)，從而快速響應(yīng)市場要求和展開業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

綠色計算的降低能耗與提質(zhì)增效成為數(shù)字化建設(shè)的新起點和機遇，蘊含著新的增長點和價值空間，綠色數(shù)字經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，離不開綠色計算在其中的催化作用。

覆蓋：落地的內(nèi)核與外延

綠色計算是一個系統(tǒng)的工程，涉及產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域集成、設(shè)計、應(yīng)用，離不開軟硬件、新的高效能AI計算系統(tǒng)的輔助。企業(yè)實現(xiàn)綠色計算的方式，也是通過對基礎(chǔ)設(shè)施、軟硬件設(shè)備的重新架構(gòu)、整合、部署，實現(xiàn)運營過程中的可持續(xù)計算。

提及綠色計算繞不開的是數(shù)據(jù)中心，這是數(shù)字基建過程中基礎(chǔ)設(shè)施中最核心的部分，也是綠色計算最典型的應(yīng)用場景。綠色計算的目的是優(yōu)化計算資源的設(shè)計、建設(shè)、使用及回收過程，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的目的。產(chǎn)業(yè)內(nèi)綠色計算最熱門的被關(guān)注方向，也是相對應(yīng)落地最為廣泛的領(lǐng)域。

1. ICT領(lǐng)域。包含數(shù)據(jù)中心在內(nèi)，新興的智能通信網(wǎng)絡(luò)，新一代的AI計算架構(gòu)等。這些領(lǐng)域是數(shù)據(jù)與算力處理的核心領(lǐng)域。互聯(lián)網(wǎng)巨頭、AI獨角獸等企業(yè)等，在這些領(lǐng)域具備天然的技術(shù)、人才等優(yōu)勢，與減碳排需要旺盛的企業(yè)互補吸引，助益企業(yè)綠色計算的發(fā)展。

2. 傳統(tǒng)能源與新興清潔能源的綠色改革領(lǐng)域。數(shù)據(jù)顯示，發(fā)電與供熱的碳排放占比最高，這些產(chǎn)業(yè)能耗巨大，因此也是綠色計算重點著手發(fā)展與改造的領(lǐng)域。在碳中和的大勢之下，光伏、風(fēng)電、水電、核電等綠色能源將會迎來高速發(fā)展期。綠色計算在這些新興的領(lǐng)域，施展的空間巨大。

3. 面向中國制造2025的制造業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域。制造業(yè)、工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢所趨，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動、智能制造工程等不斷增加，數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展，離不開底層的實體經(jīng)濟的助益。工業(yè)、制造業(yè)本身也是高碳排能耗大戶，底層的工業(yè)、制造業(yè)的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施需要綠色計算的助益。

當然，綠色計算的落地，也包括一些新興的綠色產(chǎn)業(yè)，如綠色城市、綠色園區(qū)、綠色樓宇、綠色交通等。拿交通領(lǐng)域來說，車路協(xié)同、自動駕駛、智能交通規(guī)劃等，都是綠色計算能夠覆蓋的領(lǐng)域。根據(jù)中金公司研究部的預(yù)測，2024年個人出行中的自動駕駛，將使二氧化碳年排放減少約1.18億噸。

綠色計算的主要載體就是有關(guān)數(shù)據(jù)與算力的設(shè)備、計算機、服務(wù)器和相關(guān)子系統(tǒng)等。端側(cè)設(shè)備與AI計算架構(gòu)的模型是綠色計算中的基本組成單元。這也意味著AI和物聯(lián)網(wǎng)也是綠色計算中重要的參與角色。

“綠膜”養(yǎng)成：哨兵與信息捕獵者

物聯(lián)網(wǎng)基本的端側(cè)設(shè)備覆蓋組成的各種系統(tǒng)，像個能力優(yōu)秀的哨兵，不僅能夠捕獲、處理價值信息，也能夠站好自己的每一班哨崗。這些系統(tǒng)通過核心的技術(shù)-高能效的AI計算系統(tǒng)，包括在端側(cè)設(shè)備上的高效AI模型執(zhí)行，在邊緣服務(wù)器上的高效資源管理，在云服務(wù)器上的高效AI模型訓(xùn)練等，能夠有效監(jiān)測、分析和管理碳排放。

拿工業(yè)領(lǐng)域的自動化工廠或黑燈工廠來說，我們知道工廠的生產(chǎn)線與生產(chǎn)過程的自動化，以數(shù)據(jù)的驅(qū)動為核心，生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)如入料、生產(chǎn)、加工、檢測、物流等，利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與傳感器集中收集的海量數(shù)據(jù)將整個生產(chǎn)鏈連通，結(jié)合軟件平臺和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)來實現(xiàn)工業(yè)自動化控制、智能化管理，實現(xiàn)碳排降低的目的。

在許多新聞報道中我們會發(fā)現(xiàn)，近兩年制造業(yè)的許多大廠都投資巨額來新建或升級工廠。格力、老板電器、美的等企業(yè)，投資數(shù)十億的資金來升級4.0工業(yè)版本的工廠。如美的對外宣稱，已經(jīng)投資120億投入到智能制造、智能燈塔工廠，據(jù)統(tǒng)計2020年美的的單位產(chǎn)值二氧化碳排放相較2017年降低16.33%。2020年較2019年溫室氣體排放減少超過68000噸。制造業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)不止可以減少能源的消耗，也能提升產(chǎn)品的質(zhì)量。

在交通物流領(lǐng)域，借助物聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)還可以實時追蹤物料和貨物信息，優(yōu)化車隊的管理與運輸路線等，不僅節(jié)省車隊的燃油，也可以降低城市的擁堵與污染。尤其是針對冷鏈運輸?shù)呢浳铮锫?lián)網(wǎng)技術(shù)降低碳排放的作用更加顯著。通過調(diào)整貨運車箱內(nèi)的溫度，避免易腐和易碎產(chǎn)品暴露在過熱、過冷條件下，出現(xiàn)不必要的產(chǎn)品破損和失效。

物聯(lián)網(wǎng)在碳排能耗最靠前的能源領(lǐng)域內(nèi)，也能夠通過端側(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、異構(gòu)數(shù)據(jù)的監(jiān)測與融合等，進行數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能優(yōu)化，實現(xiàn)火電設(shè)備燃燒的智能控制與管理運維，降低能耗。而在可再生的能源領(lǐng)域如風(fēng)光電等大規(guī)模發(fā)電機機組，也已經(jīng)大量使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與AI智能系統(tǒng)。

在新興的綠色產(chǎn)業(yè)中，如園區(qū)、樓宇的管控中，通過對建筑全生命周期的管理，使得園區(qū)與建筑向智能和綠色可持續(xù)的方向進化。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)作為智能化控制的大腦，可以對建筑各個分離的智能化系統(tǒng)進行全面集中管理和控制，包括空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、能源計量監(jiān)測和PM 2.5濃度監(jiān)測等。對建筑物中所有能耗進行綜合、全面的精細化管理，及時洞察建筑中能耗設(shè)備和區(qū)域的能效異常，通過優(yōu)化設(shè)備操作流程，提高人員管理效率來實現(xiàn)建筑的持續(xù)節(jié)能。

在上述領(lǐng)域中，我們可以看到物聯(lián)網(wǎng)在綠色計算中大有可為。通過多源異構(gòu)感知和數(shù)據(jù)融合，我們可以對各類設(shè)備監(jiān)控預(yù)警，進行數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能規(guī)劃和資源調(diào)度優(yōu)化。在園區(qū)和樓宇，智慧物聯(lián)網(wǎng)可以助力智能安防監(jiān)控，進行目標檢測追蹤，實現(xiàn)智能管理運營，降低能耗。在交通方面，智慧物聯(lián)網(wǎng)可以賦能復(fù)雜交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)管控，對交通流量進行預(yù)測調(diào)度，實現(xiàn)高效的車路協(xié)同和車端能源管理。

在實現(xiàn)碳中和的過程中，物聯(lián)網(wǎng)的作用，類似一層覆蓋在千行百業(yè)中的“數(shù)字綠膜”。由物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的各種系統(tǒng)，能夠有效監(jiān)測、分析和管理碳排放。綠色計算趨勢的發(fā)展下，數(shù)字經(jīng)濟的綠色轉(zhuǎn)型，蘊含的機遇與生長空間會逐漸增大。

新的需求和應(yīng)用的創(chuàng)新空間也變得廣闊起來，逐向綠色計算方向的各類企業(yè)是碳中和的重要參與者和引領(lǐng)者。在產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)要素和市場機會與綠色計算耦合，持續(xù)不斷地螺旋上升發(fā)展。我們的生產(chǎn)、生活也在綠色計算的產(chǎn)業(yè)覆蓋下模式升級，持續(xù)地綠色發(fā)展，離碳中和目標的實現(xiàn)距離越來越近。

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