中國儲能網(wǎng)訊：在這一輪數(shù)字化轉型中，作為重要的“底座”支撐，算力是技術發(fā)展、城市運轉的重要保障，而其本身也正是創(chuàng)新迭代的重要對象。澎湃研究所研究員認為，當下正應關注數(shù)據(jù)中心——尤其是AI數(shù)據(jù)中心，如何實現(xiàn)低碳綠色發(fā)展。
算力的迭代正在發(fā)生。要進行模擬現(xiàn)實的數(shù)值計算——比如進行天氣預報等，作為普惠型城市公共算力服務平臺，上海超算中心經(jīng)過算力提升已能滿足需求。但到了AIGC時代，其算法基于圖像識別，需要處理單指令多數(shù)據(jù)，對應著大量并行計算。此前基于摩爾定律的總線處理方法已不敷使用。AI超算形成了一套行業(yè)標準。大模型的訓練皆需借助能提供這類服務的數(shù)據(jù)中心進行，大多稱作“智算中心”。
世界上能被計算處理的復雜系統(tǒng)越來越多，但可供人類利用的能源當下仍然有限。如何看待算力與能耗這對矛盾？又如何讓城市在這輪AI技術轉型中長久受益？通過走訪上海等地各類數(shù)據(jù)中心，并與相應技術專家、上下游產(chǎn)業(yè)人士深入交流，澎湃研究所研究員在此分享一些觀察和思考。
算力需求猛增，能耗或將成瓶頸
國家政策層面早已關注到算力的高質量發(fā)展。2021年，工業(yè)和信息化部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃》《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等，引導算力基礎設施向高效協(xié)同、綠色智能方向發(fā)展。2023年10月，工業(yè)和信息化部等六部門聯(lián)合印發(fā)《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃》（下稱“行動計劃”），提出到2025年的六點任務，包括完善算力綜合供給體系、提升算力高效運載能力、強化存力高效靈活保障、深化算力賦能行業(yè)應用、促進綠色低碳算力發(fā)展、加強安全保障能力建設等。
正如人體單位體積最耗能的器官是腦，城市中最耗能的正是算力基礎設施。近日《返樸》文中說到，典型CPU芯片功率大概是每立方厘米100瓦，即每立方米1億瓦；而太陽核心的功率每立方米不到300瓦。OpenAI訓練大語言模型GPT-4時，完成一次訓練需要約三個月，使用大約25000塊英偉達A100 GPU。每塊A100 GPU擁有540億個晶體管，功耗400瓦，每秒可進行19.5萬億次單精度浮點數(shù)的運算，每次運算涉及多個晶體管的開關。這些 GPU一次訓練就用了2.4億度電。
關于算力網(wǎng)絡和大模型的一切才剛開始。在中國，當下相應設施尚有缺口，需求則呈爆發(fā)式增長。從城市到相關政府部門，也在盡力統(tǒng)籌調度算力資源，構建自主可控的算力網(wǎng)絡建設。為支持國內的大模型算力發(fā)展，貴州、南京、上海、北京等地，均出臺了算力券措施。
不過，當下大模型應用極易陷入同質化。市場在經(jīng)歷優(yōu)勝劣汰、達成均衡之前，關鍵性的比拼會發(fā)生在算力方面。近日市場人士提到，這波大模型浪潮中，約近半資金用來購買算力，而不是用在人力上。大概是能用AI完成的工作，已無需依靠程序員。
以目前的技術水平，能源會是制約算力發(fā)展的瓶頸。當下電費約占數(shù)據(jù)中心運營成本的70%。通過市場龍頭企業(yè)發(fā)布的信息可知，全球芯片技術的升級，每兩年可讓每次計算的能耗降低40%，但模型計算量每年大約以十倍速度增長。美國能源部長近日也表示，為緩解AI數(shù)據(jù)中心的用電需求，正探索核電站解決方案。
對算力中心做ESG評估，數(shù)據(jù)局應促動更多開放數(shù)據(jù)
近年來，中國也在針對此類問題求解。2021年啟動的“東數(shù)西算”，可謂宏觀層面的戰(zhàn)略。2023年底，國家發(fā)展改革委、國家數(shù)據(jù)局、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局發(fā)布《深入實施“東數(shù)西算”工程 加快構建全國一體化算力網(wǎng)的實施意見》（下稱“實施意見”）提出，到2025年底，算力電力雙向協(xié)同機制初步形成，國家樞紐節(jié)點新建數(shù)據(jù)中心綠電占比超過80%。
“東數(shù)西算”正在穩(wěn)步推進。如位于青海海東的中國電信（國家）數(shù)字青海綠色大數(shù)據(jù)中心“100%清潔能源可溯源”，甘肅蘭州的甘肅國網(wǎng)云數(shù)據(jù)中心“運行中100%清潔能源供電”。此類利用當?shù)厍鍧嵞茉吹男陆〝?shù)據(jù)中心還有不少，暫不列舉。
雖然可以進行算力調度，但由于諸多應用條件限定，一些算力設施仍需臨近數(shù)據(jù)需求方。如何使這類算力設施得到長久的綠色發(fā)展？當下中國各類數(shù)據(jù)中心，大多基于建筑空間選取節(jié)能策略，如采用液冷或引入可再生能源等。深圳2023年發(fā)布了地方標準《綠色數(shù)據(jù)中心評價規(guī)范》，從能源資源高效利用（44分）、環(huán)境影響管理（5分）、基礎設施（30分）、運維管理（21分）等方面進行評價。
從已建成運行一段時間的數(shù)據(jù)中心看，選址在湖畔或寒冷地帶，有利于降溫及回收熱量；又或是運用光伏和儲能設施，以降低散熱的能耗。最后還可通過采購綠電彌補缺口。
功耗比是硬性指標。2021年工信部發(fā)布的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃》規(guī)定：新建大型及以上數(shù)據(jù)中心的PUE（Power Usage Effectiveness，功耗比）降到1.3以下；嚴寒和寒冷地區(qū)力爭降低到1.25以下；可再生能源利用率不斷提高。
僅有此項還不夠。國際上，結合數(shù)據(jù)中心的碳足跡與水資源等方面的使用，“xUE”評估指標組合逐漸發(fā)展，以PUE、CUE（Carbon Usage Effectiveness，碳利用效率）、WUE（Water Usage Effectiveness，水利用效率）和IUE（Infrastructure Usage Effectiveness，基礎設施使用率）用以綜合評估算力運營過程中數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展績效。中國2023年10月的“行動計劃”中，對PUE、CUE、WUE亦有相應體現(xiàn)。
數(shù)據(jù)中心的綠色，不能僅限于單體設施，需要在全周期的產(chǎn)業(yè)鏈中實現(xiàn)，并起到帶動作用。早在2018年到2022年，由工業(yè)和信息化部、國家機關事務管理局、國家能源局聯(lián)合評估，評出了百余家國家綠色數(shù)據(jù)中心。相應推薦標準提到，需建立并實施綠色采購制度，“協(xié)同帶動產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈綠色供給能力提升”。到了2023年，“行動計劃”進一步對算力設施賦能行業(yè)綠色低碳轉型提出要求，提出要構建’算力+’綠色低碳生態(tài)體系，降低社會碳排放總量。
上述愿景可謂非常清晰。但究竟如何給綠色算力賦能？又如何能夠將專業(yè)和開放的評估結果，反饋為可持續(xù)發(fā)展供應鏈的選擇？
從終端看，算力得到的是為人所用的數(shù)據(jù)，或許要像碳足跡的追溯那樣，形成可追溯的鏈條，尤其是在商用層面。澎湃研究所研究員注意到，4月2日，國家數(shù)據(jù)局發(fā)布了《深化智慧城市發(fā)展推進城市全域數(shù)字化轉型的指導意見（征求意見稿）》，“城市全域數(shù)字化轉型”已在標題之中。這意味著，必然需要更多開放數(shù)據(jù)；而與“雙碳”目標結合，則對應更深入和更大范圍的碳普惠。2023年底“實施意見”的發(fā)布方中，便有組建不久的國家數(shù)據(jù)局。
換言之，數(shù)據(jù)當下已然具備戰(zhàn)略性的價值。從使用能源的算力設施，到運用算力的相關機構，都可以此進行追溯和評估。如果能使這些數(shù)據(jù)開放，供相應社會機構比對，納入各種評級或更多應用，可促動更大層面的多元創(chuàng)新。
AI數(shù)據(jù)中心的綠色低碳發(fā)展，也是大勢所趨。自2024年5月1日起，A股上市公司披露可持續(xù)發(fā)展報告需按指引進行。未來，企業(yè)以綠色算力、綠色能源為基底，對自身的健康發(fā)展，乃至整個經(jīng)濟體的可持續(xù)發(fā)展，都大有裨益。
在能源這端，微電網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲等創(chuàng)新試點早已開始。數(shù)據(jù)中心正是重要的應用。“行動計劃”也提到：“推動鼓勵龍頭企業(yè)以綠色化、智能化、定制化等方式高標準建設數(shù)據(jù)中心，充分利用現(xiàn)有能源資源優(yōu)勢，結合自身應用需求，提供'能源流、業(yè)務流、數(shù)據(jù)流'一體化算力。”上海等地也已出臺了相應探索政策。
對于這一輪產(chǎn)業(yè)革命，AI數(shù)據(jù)中心的用能，正像是個牛鼻子——生產(chǎn)工具和能源形式相輔相成，就像工業(yè)革命中的蒸汽機和煤炭。經(jīng)歷過煤炭的污染，人類已然意識到，能源不僅要與生產(chǎn)工具相適應，還要與生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展相一致。引領性的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群必然圍繞這類硬骨頭而來。眼下，探索算力設施可持續(xù)信息的披露和應用，正可讓我們更好地適應全球的市場與未來的世界。
