文|腦極體
數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)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(shí)。數(shù)據(jù)、算力增長(zhǎng)的背后，涉及的端側(cè)設(shè)備、協(xié)同平臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(lái)說，有關(guān)研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，過去十年，我國(guó)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(guó)用電量的2.7%。據(jù)IDC的預(yù)計(jì)，到2024年數(shù)據(jù)中心耗電量將占到全社會(huì)耗電量的5%以上。可預(yù)見的是，隨著市場(chǎng)體量和需求的持續(xù)增長(zhǎng)，這一比例仍將不斷上升。
在碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略背景下，如何提高整個(gè)數(shù)智設(shè)備與計(jì)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(jì)算在這個(gè)背景下，成為低碳算力發(fā)展的最新趨勢(shì)，近幾年，綠色計(jì)算在行業(yè)被頻繁提及。綠色計(jì)算倒不是一個(gè)新詞，十年前它就被提出了。在雙碳的背景需求下，綠色計(jì)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(jià)值鏈
對(duì)于綠色計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的定義。很多人望文生義，對(duì)綠色計(jì)算的內(nèi)涵簡(jiǎn)單扣個(gè)數(shù)據(jù)中心的帽子，這是不少人理解的誤區(qū)。
對(duì)于綠色計(jì)算的含義，拆開文字討論，綠色包含的內(nèi)容簡(jiǎn)單來(lái)說就是低碳和無(wú)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(duì)人和環(huán)境的友好。計(jì)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(duì)綠色計(jì)算的內(nèi)涵的共識(shí)，總結(jié)來(lái)說是采用高效、節(jié)能和低功耗的計(jì)算設(shè)備和配套設(shè)施，合理分配計(jì)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(jì)算的內(nèi)涵也就很容易的看到其對(duì)于產(chǎn)業(yè)的價(jià)值。對(duì)于企業(yè)來(lái)說，綠色計(jì)算賦予企業(yè)成本、能耗、技術(shù)、環(huán)保等價(jià)值鏈的提升。
一是降低綜合成本。無(wú)論是大公司還是小企業(yè)，降本增效是其永恒的話題，簡(jiǎn)化IT運(yùn)維管理，降低綜合成本的需求迫切。對(duì)于企業(yè)來(lái)說，將數(shù)據(jù)、算力負(fù)載合并到更密集、集中的計(jì)算平臺(tái)上，是降本增效的有效方法。當(dāng)數(shù)百臺(tái)服務(wù)器集成為幾臺(tái)服務(wù)器，機(jī)房或數(shù)據(jù)中心樓面空間成本、電力需求隨之也會(huì)大幅降低，軟硬件維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)管理等運(yùn)維工作也可以大幅簡(jiǎn)化。企業(yè)整體在軟硬件方面的運(yùn)營(yíng)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(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。尤其是高碳排、高能耗的巨頭企業(yè)，綠色計(jì)算意味著合規(guī)的生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)強(qiáng)制要求。采用集約的綠色計(jì)算、高能效的AI系統(tǒng)技術(shù)，意味著同樣的工作負(fù)載只需要更少的服務(wù)器和配套軟件支撐，實(shí)現(xiàn)合規(guī)的同時(shí)，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(jì)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(kuò)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(chǎng)要求和展開業(yè)務(wù)創(chuàng)新。
綠色計(jì)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(diǎn)和機(jī)遇，蘊(yùn)含著新的增長(zhǎng)點(diǎn)和價(jià)值空間，綠色數(shù)字經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，離不開綠色計(jì)算在其中的催化作用。
覆蓋：落地的內(nèi)核與外延
綠色計(jì)算是一個(gè)系統(tǒng)的工程，涉及產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域集成、設(shè)計(jì)、應(yīng)用，離不開軟硬件、新的高效能AI計(jì)算系統(tǒng)的輔助。企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色計(jì)算的方式，也是通過對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、軟硬件設(shè)備的重新架構(gòu)、整合、部署，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)過程中的可持續(xù)計(jì)算。
提及綠色計(jì)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(jì)算最典型的應(yīng)用場(chǎng)景。綠色計(jì)算的目的是優(yōu)化計(jì)算資源的設(shè)計(jì)、建設(shè)、使用及回收過程，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的目的。產(chǎn)業(yè)內(nèi)綠色計(jì)算最熱門的被關(guān)注方向，也是相對(duì)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(jì)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(dú)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(shì)，與減碳排需要旺盛的企業(yè)互補(bǔ)吸引，助益企業(yè)綠色計(jì)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(jì)算重點(diǎn)著手發(fā)展與改造的領(lǐng)域。在碳中和的大勢(shì)之下，光伏、風(fēng)電、水電、核電等綠色能源將會(huì)迎來(lái)高速發(fā)展期。綠色計(jì)算在這些新興的領(lǐng)域，施展的空間巨大。
3. 面向中國(guó)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(shì)所趨，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動(dòng)、智能制造工程等不斷增加，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，離不開底層的實(shí)體經(jīng)濟(jì)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(jì)算的助益。
當(dāng)然，綠色計(jì)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(lái)說，車路協(xié)同、自動(dòng)駕駛、智能交通規(guī)劃等，都是綠色計(jì)算能夠覆蓋的領(lǐng)域。根據(jù)中金公司研究部的預(yù)測(cè)，2024年個(gè)人出行中的自動(dòng)駕駛，將使二氧化碳年排放減少約1.18億噸。
綠色計(jì)算的主要載體就是有關(guān)數(shù)據(jù)與算力的設(shè)備、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和相關(guān)子系統(tǒng)等。端側(cè)設(shè)備與AI計(jì)算架構(gòu)的模型是綠色計(jì)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(jì)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(gè)能力優(yōu)秀的哨兵，不僅能夠捕獲、處理價(jià)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(jì)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(cè)、分析和管理碳排放。
拿工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化工廠或黑燈工廠來(lái)說，我們知道工廠的生產(chǎn)線與生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，以數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)為核心，生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)如入料、生產(chǎn)、加工、檢測(cè)、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(gè)生產(chǎn)鏈連通，結(jié)合軟件平臺(tái)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制、智能化管理，實(shí)現(xiàn)碳排降低的目的。
在許多新聞報(bào)道中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，近兩年制造業(yè)的許多大廠都投資巨額來(lái)新建或升級(jí)工廠。格力、老板電器、美的等企業(yè)，投資數(shù)十億的資金來(lái)升級(jí)4.0工業(yè)版本的工廠。如美的對(duì)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(jì)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(shí)時(shí)追蹤物料和貨物信息，優(yōu)化車隊(duì)的管理與運(yùn)輸路線等，不僅節(jié)省車隊(duì)的燃油，也可以降低城市的擁堵與污染。尤其是針對(duì)冷鏈運(yùn)輸?shù)呢浳?，物?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(yùn)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(cè)與融合等，進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)火電設(shè)備燃燒的智能控制與管理運(yùn)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(jī)機(jī)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(duì)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(jìn)化。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)作為智能化控制的大腦，可以對(duì)建筑各個(gè)分離的智能化系統(tǒng)進(jìn)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(jì)量監(jiān)測(cè)和PM 2.5濃度監(jiān)測(cè)等。對(duì)建筑物中所有能耗進(jìn)行綜合、全面的精細(xì)化管理，及時(shí)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(lái)實(shí)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(jì)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(duì)各類設(shè)備監(jiān)控預(yù)警，進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)追蹤，實(shí)現(xiàn)智能管理運(yùn)營(yíng)，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(duì)交通流量進(jìn)行預(yù)測(cè)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)高效的車路協(xié)同和車端能源管理。
在實(shí)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(cè)、分析和管理碳排放。綠色計(jì)算趨勢(shì)的發(fā)展下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的綠色轉(zhuǎn)型，蘊(yùn)含的機(jī)遇與生長(zhǎng)空間會(huì)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(lái)，逐向綠色計(jì)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(gè)環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)要素和市場(chǎng)機(jī)會(huì)與綠色計(jì)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(jì)算的產(chǎn)業(yè)覆蓋下模式升級(jí)，持續(xù)地綠色發(fā)展，離碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)距離越來(lái)越近。