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21世纪的核心科技是人工智能,人工智能的背后又要庞大的数据做支撑,这些数据在运行运算的时候又会产生大量的热量,如何更高效的降温,各国都在想办法。
《科学美国人》在7月份发表过一篇文章,专门提到中国已经将支撑人工智能的数据中心部署在了海洋里,这样可以实现高效降温。
相比于把数据中心建在陆地上,建在海洋里能够使用海水自然冷却,这样既可以节省电能,也可以节省水资源。
实际上,我国在此之前就已经在海南进行商用海底数据中心的建设。2023年底的时候,一期工程已经全面竣工。
具体的情况是怎样的呢?今天就来看一下全世界第一个商用海底数据中心的建设和运营情况。
潜藏在海底的“超级计算机”
时间回到2023年11月,在海南省陵水黎族自治县的清水湾。这里即将迎来庞大的数据流,而且还是藏在海底的那种。
在清水湾海域,看起来像是密封舱的装备被吊放到了海底。这套设备的名称叫做海底数据舱,属于数据中心的核心装备,一套的重量就高达1300吨。
水下的投放作业持续了将近3个小时,整套设备被下沉到了海底35米深的位置,在安装的时候,地面上的控制设备能够清晰的看到水下的情况。
为了确保万无一失,还专门派出潜水工作人员潜入海底,将设备牢牢的固定在海床上,一切安装就绪,意味着全世界第一套商用海底数据中心正式竣工。
形象一点说,你可以把它看成是一个大型的U盘,但实际上这是一台超级计算机。
在海底,设备不但能够储存各类数据,而且还能够进行计算和信息处理,相当于6万台电脑同时工作,半分钟的时间内就能够处理至少400万张高清照片。
运行的速度相当快,关键是节能降温的效率更高了。就好比一台电脑,不管是台式的还是笔记本,一旦开机运行,肯定会产生热量,散热始终是主机要面对的问题。
像数据中心和大型服务器这种设备,在运行时候产生的热量能够直接把人烤死,因此可想而知,平日里的散热也是一项庞大而复杂的工作。
如此一来,越是大型的设备或者是数据中心,为了散热而产生的电力耗损以及水资源的耗损也就越大。正因为如此,才会考虑把数据中心放置在海底。
这样做的效果有多好呢?咱们接着往下看。
省电1.22亿千瓦时,节水10.5万吨
按照此前的规划,建设在海南的海底数据中心最终要部署100个大型数据舱。全部建成以后,相比于陆地的数据中心,每年可节约用电1.22亿千瓦时。
如果是建设在陆地上,至少要占用6.8万平方米的土地,建设在海底,也就不用担心土地浪费的问题了。
最后就是水资源的使用情况。如果是在陆地建设数据中心,降温使用的水资源都是淡水,这就会跟社会用水产生直接的竞争。建在海底可以直接使用海水,就能够节省淡水资源至少10.5万吨。
所以说,在海底建设数据中心十分符合现在的绿色低碳理念。而且我国正在大力发展海上风电项目,未来海上风电产生的电力可以直接运用到海底数据的运行上,这种清洁能源的深度融合将会是未来的发展方向。
美国人在今年7月发表的文章里也专门提到,陆地上传统的数据中心使用的电力中,超过4成的电力主要都用于水冷系统了。
而在海底的数据中心,可以使用管道直接将海水泵入服务器的机架背面的散热器,通过这种方式不断的吸收服务器运行产生的热量。
相比于地面数据中心的耗电量,海底数据中心的耗电量至少能够减少30%。
除了节能之外,将数据中心建设在海底,液冷技术还能够提高服务器的密度,从而提高算力。
海底还是一个相对密封的环境,没有人类的活动,没有氧气,也不用害怕灰尘,这样就能够进一步保护服务器的电子器件,从而减少故障发生。
最后还有一点,海底数据中心都是建设在沿海城市的,这些地区原本就更靠近核心网络的节点,所以在物理意义上可以降低数据传输的延迟,提高网络的响应速度。
综合以上几点优势,能够看出来,在海底建设数据中心要比在陆地建设更优越。
为什么把数据中心建在海南
之所以把海底数据中心建在海南,主要是考虑到了算力需求上的迫切性。海南岛很快就要封关,围绕国际贸易活动,将来将会产生大量的跨境数据。
这些信息数据是数字经济发展的基础,为了保障算力,助力海南自贸港的运行,同时也缩短了数据中心和用户之间的距离。
在业内人士看,网络数据的存放也应该合理分配。比如一些单纯的数据存储,可以按照国家此前制定的“东数西算”政策,将一些数据中心放置在西部地区。
简单来说,就是在西部内陆地区设置的数据中心,里面的数据平时取用的频率并不高,也不太要求网络速度有多快。
不过也有一些数据平时取用的频率很高,有时候还需要做到精准同步,哪怕是1ms的延迟,有可能会带来重大影响。就比如自动驾驶的数据,还有远程手术的术数据等等,这些都不能够有大的延迟。
所以,像这类高频率使用的数据就应该放置在东部地区,因为大量的人口也生活在东部沿海地区,如此一来,将这些数据设置在海底就是合理的。
同时还要考虑到海南当地的情况,陵水黎族自治县的清水湾海域,从气象上来看,这里海底水温较低,能够满足海底数据中心对低温的需要。
还有十分关键的一点,陵水县是我国移动和电信国际海缆登陆站所在地,海底数据中心可以利用现有的国际海缆辐射亚太信息高速公路,未来也能够承接更多的跨境数据业务。
前面说的一系列都是优势,但是也要看到,要保证数据中心在海底平稳运行,没有技术也不行。
压力、腐蚀、密封
海底的压力很大,数据中心也是人造的设备,这些设备的结构如何设计才能达到很大的压强,相当考验技术。
目前海底数据舱的结构设计寿命为15年,这套设备下沉到海底以后,能够长期承受海水的巨大压力,而且不会影响舱内精密数据元器件的运行。
除了压力之外,海水还是有腐蚀性的,而且海底有着大量的微生物,时间长了,这些微生物也会附着在数据舱的外面。
要保证设备不被腐蚀,就得选用高耐腐蚀性以及抗生物附着的材料。工程师在设计建造的时候专门使用了具有环保特性的防腐涂层,这样就能够将腐蚀以及海底生物的影响降到最低。
最后便是设备的密封性,这些服务器是最怕水的,所以舱内和舱外的结构一定要密封,绝对不能够有水进入到舱内。
因此在设计的时候,除了保证密封性之外,还专门设置了数据舱的回收年限。
每隔5年的时间,这些海底的设备就要回收维修一次,也就是说,放在水里至少5年的时间,期间不进行任何的维修。
为了保证在这个时间段内的安全运行,工程师在设计的时候采用了不同的密封形式。尽量保证设备整体的安全,保证设备能够平稳使用的回收年限。
海水有强大的压力,同样也有强大的浮力,数据舱的内部是中空的,在海水强大的浮力面前,下沉起来很困难,即便设置到海底,也可能会影响设备的稳定。
工程师在安装的时候提前在一些管道内充水,然后保证了载荷的平衡调配,等到数据舱下沉到海底之后,再派出潜水工作人员将设备固定在海床上。
基础设备一旦固定在了海床上,哪怕是遭遇百年一遇的强台风,也不用担心数据舱会变得不稳定。
整体来看,海底数据中心的设置解决了能耗问题,也解决了一系列的技术难题,这才能够保证接下来大规模的应用开来。
也难怪美国人说,中国人正在这方面越来越具备优势。今年6月份,一个全新的水下数据中心项目也启动了。
美国人说,中国的这个新项目投资了至少2.23亿美元,未来建成之后,第一期可以搭载至少400台到800台左右的人工智能服务器。
这些服务器一旦运行起来,它们的单日算力相当于完成了GPT-3.5的模型训练。
此外,美国人还担心我们的海底数据中心建设速度很快,比如在海南的项目从建设到试点运行,再到商业落地,仅仅用了30个月左右的时间。
对比之下,美国的微软也有自己的实验性项目,但是建设和落地的时间耗费很久,完全不能跟我国的项目相提并论,而这一点恰恰是美国人最担心的。
结语
围绕人工智能和其他网络科技,未来比拼的不仅仅是芯片和算力,未来还要比拼降温的模式,如何能做到更高效和节能。
我国一直在推动新的项目上马,美国也在进行这方面的规划,双方势必会形成竞争,接下来肯定还会产生更多新的技术和新理念,这些也都会应用到新的项目中。
谁能够拥有更大的优势,谁就能够走在前列。
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