數字經濟時代,數據與算力就是生產力已經成為行業的重要共識。數據、算力增長的背后,涉及的端側設備、協同平臺、數據存儲、處理等碳排也與日俱增,不可忽視。
拿核心的數據中心來說,有關研究機構數據顯示,過去十年,我國數據中心整體用電量以每年超過10%的速度遞增。截至2020年,數據中心約占我國用電量的2.7%。據IDC的預計,到2024年數據中心耗電量將占到全社會耗電量的5%以上。可預見的是,隨著市場體量和需求的持續增長,這一比例仍將不斷上升。
在碳達峰、碳中和的戰略背景下,如何提高整個數智設備與計算的效率、降低能耗,是行業最為關注的重要問題。
綠色計算在這個背景下,成為低碳算力發展的最新趨勢,近幾年,綠色計算在行業被頻繁提及。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,綠色計算的內涵可不只是數據中心,還包含更加豐富的內容。
綠風重塑的三重價值鏈
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,對綠色計算的內涵簡單扣個數據中心的帽子,這是不少人理解的誤區。
對于綠色計算的含義,拆開文字討論,綠色包含的內容簡單來說就是低碳和無害,即能源和資源的節約,能源和資源的高效利用與循環利用,對人和環境的友好。計算可理解為包含軟硬件結合的終端設備、服務器和相關系統等。
行業內對綠色計算的內涵的共識,總結來說是采用高效、節能和低功耗的計算設備和配套設施,合理分配計算資源,保障可持續發展的低成本、低能耗的新型系統與應用。
從綠色計算的內涵也就很容易的看到其對于產業的價值。對于企業來說,綠色計算賦予企業成本、能耗、技術、環保等價值鏈的提升。
一是降低綜合成本。無論是大公司還是小企業,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。對于企業來說,將數據、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。當數百臺服務器集成為幾臺服務器,機房或數據中心樓面空間成本、電力需求隨之也會大幅降低,軟硬件維護、網絡管理等運維工作也可以大幅簡化。企業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,承擔環保責任。雙碳背景的需求下,企業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,綠色計算意味著合規的生產與運營強制要求。采用集約的綠色計算、高能效的AI系統技術,意味著同樣的工作負載只需要更少的服務器和配套軟件支撐,實現合規的同時,也承擔了企業應有的環保責任。
三是支持技術、業務的創新。采用高性能、高密度、高資源利用率的綠色計算架構,可以支持企業在現有架構的基礎上靈活擴展,充分利用服務器資源,開發與部署新應用,提供新服務,從而快速響應市場要求和展開業務創新。
綠色計算的降低能耗與提質增效成為數字化建設的新起點和機遇,蘊含著新的增長點和價值空間,綠色數字經濟的可持續發展,離不開綠色計算在其中的催化作用。
覆蓋:落地的內核與外延
綠色計算是一個系統的工程,涉及產業的各個領域集成、設計、應用,離不開軟硬件、新的高效能AI計算系統的輔助。企業實現綠色計算的方式,也是通過對基礎設施、軟硬件設備的重新架構、整合、部署,實現運營過程中的可持續計算歷程。
提及綠色計算繞不開的是數據中心,這是數字基建過程中基礎設施中最核心的部分,也是綠色計算最典型的應用場景。綠色計算的目的是優化計算資源的設計、建設、使用及回收過程,實現節能、環保的目的。產業內綠色計算最熱門的被關注方向,也是相對應落地最為廣泛的領域。
- ICT領域。包含數據中心在內,新興的智能通信網絡,新一代的AI計算架構等。這些領域是數據與算力處理的核心領域。互聯網巨頭、AI獨角獸等企業等,在這些領域具備天然的技術、人才等優勢,與減碳排需要旺盛的企業互補吸引,助益企業綠色計算的發展。
- 傳統能源與新興清潔能源的綠色改革領域。數據顯示,發電與供熱的碳排放占比最高,這些產業能耗巨大,因此也是綠色計算重點著手發展與改造的領域。在碳中和的大勢之下,光伏、風電、水電、核電等綠色能源將會迎來高速發展期。綠色計算在這些新興的領域,施展的空間巨大。
- 面向中國制造2025的制造業、工業等領域。制造業、工業的數字化轉型是大勢所趨,制造業數字化轉型行動、智能制造工程等不斷增加,數字經濟的發展,離不開底層的實體經濟的助益。工業、制造業本身也是高碳排能耗大戶,底層的工業、制造業的數字基礎設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業,如綠色城市、綠色園區、綠色樓宇、綠色交通等。拿交通領域來說,車路協同、自動駕駛、智能交通規劃等,都是綠色計算能夠覆蓋的領域。根據中金公司研究部的預測,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數據與算力的設備、計算機、服務器和相關子系統等。端側設備與AI計算架構的模型是綠色計算中的基本組成單元。這也意味著AI和物聯網也是綠色計算中重要的參與角色。
“綠膜”養成:哨兵與信息捕獵者
物聯網基本的端側設備覆蓋組成的各種系統,像個能力優秀的哨兵,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。這些系統通過核心的技術-高能效的AI計算系統,包括在端側設備上的高效AI模型執行,在邊緣服務器上的高效資源管理,在云服務器上的高效AI模型訓練等,能夠有效監測、分析和管理碳排放。
拿工業領域的自動化工廠或黑燈工廠來說,我們知道工廠的生產線與生產過程的自動化,以數據的驅動為核心,生產的各個環節如入料、生產、加工、檢測、物流等,利用物聯網設備與傳感器集中收集的海量數據將整個生產鏈連通,結合軟件平臺和大數據分析技術來實現工業自動化控制、智能化管理,實現碳排降低的目的。
在許多新聞報道中我們會發現,近兩年制造業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,投資數十億的資金來升級4.0工業版本的工廠。如美的對外宣稱,已經投資120億投入到智能制造、智能燈塔工廠,據統計2020年美的的單位產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、工業領域的企業不止可以減少能源的消耗,也能提升產品的質量。
在交通物流領域,借助物聯網,企業還可以實時追蹤物料和貨物信息,優化車隊的管理與運輸路線等,不僅節省車隊的燃油,也可以降低城市的擁堵與污染。尤其是針對冷鏈運輸的貨物,物聯網技術降低碳排放的作用更加顯著。通過調整貨運車箱內的溫度,避免易腐和易碎產品暴露在過熱、過冷條件下,出現不必要的產品破損和失效。
物聯網在碳排能耗最前的能源領域內,也能夠通過端側設備的數據采集、異構數據的監測與融合等,進行數據驅動的智能優化,實現火電設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域如風光電等大規模發電機機組,也已經大量的使用物聯網設備與AI智能系統。
在新興的綠色產業中,如園區、樓宇的管控中,通過對建筑全生命周期的管理,使得園區與建筑向智能和綠色可持續的方向進化。物聯網系統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進行全面集中管理和控制,包括空調系統、新風系統、照明系統、能源計量監測和PM 2.5濃度監測等。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備和區域的能效異常,通過優化設備操作流程,提高人員管理效率來實現建筑的持續節能。
在上述領域中,我們可以看到物聯網在綠色計算中大有可為。通過多源異構感知和數據融合,我們可以對各類設備監控預警,進行數據驅動的智能規劃和資源調度優化。在園區和樓宇,智慧物聯網可以助力智能安防監控,進行目標檢測追蹤,實現智能管理運營,降低能耗。在交通方面,智慧物聯網可以賦能復雜交通系統協調管控,對交通流量進行預測調度,實現高效的車路協同和車端能源管理。
在實現碳中和的過程中,物聯網的作用,類似一層覆蓋在千行百業中的“數字綠膜”。由物聯網構成的各種系統,能夠有效監測、分析和管理碳排放。綠色計算趨勢的發展下,數字經濟的綠色轉型,蘊含的機遇與生長空間會逐漸增大。
新的需求和應用的創新空間也變得廣闊起來,逐向綠色計算方向的各類企業是碳中和的重要參與者和引領者。在產業鏈的各個環節,將生產要素和市場機會與綠色計算耦合,持續不斷的螺旋上升發展。我們的生產、生活也在綠色計算的產業覆蓋下模式升級,持續的綠色發展,離碳中和目標的實現距離越來越近。
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