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Era uma vez, o data center subaquático UDC, assim como o servidor raiz embebido em água em "The Wandering Earth 2", era um "campo negro" que só existia em filmes de ficção científica, caça de notícias ou usado pelas principais pesquisas científicas no exterior instituições para "mostrar as suas competências científicas e tecnológicas".

Hoje, a UDC chegou até nós e está acelerando.

Em julho deste ano, fui à Conferência Mundial de Inteligência Artificial de 2024 e vi um computador funcionando submerso em água no estande “C” de um fabricante chinês de computação.

Acontece que o líquido especial desenvolvido por esta empresa é compatível com placas de circuito e não corroe os circuitos. Servidores refrigerados a líquido construídos com materiais relacionados podem resistir à “água”, o inimigo natural dos componentes eletrônicos, tornando possíveis data centers subaquáticos.

De acordo com a equipe local, a empresa firmou cooperação com Suzhou e está implantando um data center subaquático no lago. Primeiro, pode ser usado como um projeto de referência para a “nova produtividade de qualidade” local para demonstrar a força regional na computação inteligente; e aplicações.

Então, como podemos usar o poder da computação subaquática? A resposta é nuvem.

A obtenção do poder de computação de IA da nuvem tornou-se a primeira escolha para start-ups de IA, com suas vantagens naturais de custo e vantagens de leasing flexível.Para construir uma "nuvem" com maior economia de energia, mais verde e de menor custo, o data center subaquático UDC também entrou na visão dos fabricantes de computação em nuvem.

Em 2014, a Microsoft propôs pela primeira vez o conceito de centros de dados subaquáticos, na esperança de fornecer serviços em nuvem de alta velocidade às populações costeiras. Em 2018, a Microsoft afundou oficialmente 855 servidores no mar para comparar com a nuvem Azure. meu país também possui atualmente centros de dados submarinos. Seu principal negócio são os serviços de energia computacional, bem como a cooperação direta em grande escala com fabricantes de nuvem, como Tencent e Alibaba, para fornecer-lhes capacidade de computação em nuvem mais econômica.

Este artigo falará sobre como a nuvem subaquática pode “derrubar” o preço do poder computacional?

“O fim da IA ​​é a eletricidade.” Os parâmetros de grandes modelos chegam a trilhões, fazendo com que a escala da rede de centros de computação inteligentes evolua para 50.000 cartões ou mesmo 100.000 cartões. Um conjunto de 100.000 cartas pode consumir a energia de uma cidade. Para apoiar o grande modelo de IA, as pessoas na cidade não podem ligar o ar condicionado ou assistir TV. Isso é muito cyberpunk.

Não apenas não queremos que isso aconteça, mas os fornecedores de nuvem também não. Algumas pesquisas mostram que as despesas com água e eletricidade representam mais de 50% dos custos operacionais dos data centers. À medida que a densidade das GPUs nos centros de computação inteligentes aumenta ainda mais, a carga de energia aumentará exponencialmente, levando diretamente a um aumento nos custos para os fornecedores de nuvem.

Para reduzir as contas de eletricidade, os fornecedores de nuvem deram o seu melhor.

Algumas pessoas colocaram seus data centers em Ulanqab e Qinghai, algumas os colocaram à beira do lago (Alibaba Thousand Island Lake Data Center), algumas os colocaram em cavernas (Tencent, Huawei) e algumas os moveram diretamente para o Círculo Polar Ártico (Facebook Node Pole data Center, Google Data Center em Hamina Port, Finlândia), e algumas pessoas o colocaram no mar (Google Floating Data Center) e no fundo do mar (Microsoft Project Natick Data Center).

O princípio básico permanece o mesmo, que é reduzir a dependência do arrefecimento do ar, como aparelhos de ar condicionado e outros equipamentos eléctricos para arrefecimento, e confiar mais no ar ou na água do ambiente natural para o arrefecimento natural.

Entre essas soluções de resfriamento natural,As nuvens subaquáticas são sem dúvida as mais competitivas em “redução de energia”.

Obviamente, em comparação com os data centers terrestres, o ambiente subaquático é mais complexo, a fiação e a manutenção são mais problemáticas e os servidores têm medo inerente da água, o que representa maiores desafios para o desempenho à prova d'água e anticorrosivo dos data centers subaquáticos. ainda se tornar um data center?

O “primeiro custo” do data center subaquático traz o efeito de resfriamento natural ao “preço mínimo”.

Sendo a solução com o efeito de arrefecimento mais extremo, os data centers subaquáticos utilizam diretamente as características de baixa temperatura da água para absorver mais calor do que outras substâncias (como o arrefecimento do ar e o arrefecimento do vento), reduzindo significativamente os requisitos adicionais de arrefecimento.

Ao mesmo tempo, uma vez que o próprio ambiente subaquático proporciona um arrefecimento eficaz, a dependência de sistemas de ar condicionado e o consumo de energia podem ser reduzidos.

Pode-se dizer que o data center subaquático tem a vantagem de custo mais significativa em economia de energia e redução de consumo ao utilizar o fluxo de água para remover o calor.

A construção de centros de dados em terra ocupa naturalmente espaço terrestre. Além dos custos do terreno, as condições de infraestrutura em algumas cidades frias do interior e em áreas com temperaturas mais baixas do gás natural geralmente não são tão desenvolvidas como nas áreas costeiras, como o Círculo Polar Ártico. um aumento geral do TCO de custos.

Especialmente com a chegada de clusters de super-10.000 ka, requisitos extremamente elevados foram impostos às instalações de suporte de centros de dados/centros de computação inteligentes baseados em terra, como fonte de alimentação, suporte de carga, limpeza da sala de computadores e design de rack de cabos.

O "Livro Branco sobre Nova Tecnologia de Computação Inteligente para Clusters de Cartões Super 10.000 (2024)" mostra que, devido à maior densidade de potência de computação e maior densidade de consumo de energia do Cluster de Cartões Super 10.000, a quantidade de implantação de cabos também aumentou. O cluster de computação inteligente de Wanka precisa instalar 100.000 cabos, o que trará novos desafios à largura e capacidade de carga do rack de cabeamento.

Pode-se dizer que o custo global dos centros de dados terrestres/centros de computação inteligentes está aumentando.

Em contraste, o custo de construção de centros de dados subaquáticos está a diminuir e a “lacuna de tesoura” entre os dois está a diminuir cada vez mais.

Por um lado, devido ao maior espaço de lagos e oceanos, os construtores têm uma gama mais ampla de locais para escolher. Em comparação com as áreas interiores, o custo do terreno dos centros de dados subaquáticos é mais controlável.

Além disso, os data centers subaquáticos geralmente usam cabines de dados seladas, altamente integradas e firmemente acopladas. Alguns equipamentos necessários em data centers terrestres, como torres de resfriamento e compressores, não são necessários debaixo d’água. Armazéns de dados submarinos adequadamente projetados apresentam taxas de falhas mais baixas e menores custos de operação e manutenção.

Em setembro de 2020, a Microsoft levantou um data center que havia afundado no fundo do mar por dois anos. Uma avaliação descobriu que a taxa de falha do servidor no data center subaquático era menor do que a dos data centers tradicionais e a confiabilidade era oito vezes maior. maior do que servidores em terra.

Isto pode ocorrer porque a cabine de dados subaquática pode ser isolada do ambiente em mudança e raramente é perturbada por acidentes. Em suma, as vastas águas tornam o poder da computação subaquática, que não tem de competir com os humanos pelos recursos terrestres, mais acessível.

Mergulhe o servidor em água para economizar água. O que está acontecendo?

Isso traz um indicador: WUE (Eficácia no Uso da Água), eficiência na utilização dos recursos hídricos.

Muitas pessoas já ouviram falar da PUE, mas poucas ouviram falar da WUE. Se quisermos promover o desenvolvimento ambientalmente sustentável e alcançar a neutralidade carbónica, a WUE tem de ser reduzida.

O cerne da redução do WUE é reduzir as moléculas - a quantidade de entrada de água no data center, que é composta principalmente de água de produção, como água congelada, água de resfriamento e água de umidificação.Quanto menos água consumida no processo de resfriamento, maior será o WUE。

A imersão do data center em água pode reduzir a água de produção? Sim, e até 0.

Por um lado, o data center subaquático utiliza diretamente a baixa temperatura da água circundante para resfriar os servidores sem evaporação e dissipação de calor. Elimina a necessidade de torres de resfriamento e sistemas de água fria nos data centers tradicionais e o consumo de água para resfriamento. é igual a 0.

Além disso, a água evaporada durante o processo de resfriamento do data center subaquático retorna diretamente ao corpo hídrico, quase sem perda para fontes públicas de água. Em algumas áreas secas e com escassez de água, se lagos, rios e águas subterrâneas forem usados ​​para resfriar, os recursos hídricos evaporados podem não ser capazes de retornar rapidamente ao sistema hídrico local, o que terá um impacto negativo no ambiente hídrico local. .

Em 2023, o Arizona, nos Estados Unidos, restringiu a construção de data centers locais devido a preocupações com o consumo de água. Internamente, o distrito de Jining, cidade de Ulanqab, Mongólia Interior, também emitiu o "Aviso sobre a proibição de empresas de big data no distrito de Jining usarem águas subterrâneas para resfriamento".

Mesmo que o data center subaquático gere alguma transpiração térmica, ela será rapidamente metabolizada pelos vastos lagos e oceanos e não afetará o ciclo hídrico local.

Embora os data centers subaquáticos tenham grandes vantagens de custo, se os serviços de nuvem de IA reduzirem cegamente os custos, pode haver um acidente de "redução de custos e aumento do riso".

Por exemplo, os custos de armazenamento e computação dos centros de dados no Ocidente são mais baixos do que os do Leste. No entanto, algumas empresas no Leste, considerando atrasos de transmissão, taxas de perda de pacotes, fiabilidade empresarial, etc., prefeririam suportar 50% mais. custos do que colocar seus dados no leste, especialmente empresas como a direção autônoma, que exigem muitos dados em tempo real. Esta é também uma razão importante pela qual a taxa de disponibilidade de muitos data centers ocidentais não é alta.

O dilema da comercialização dos data centers subaquáticos é que, embora o preço seja baixo, não está totalmente adaptado às necessidades da IA, e a IA é considerada pelos fornecedores de nuvem como o novo ponto de receita mais crítico no momento.

A escalabilidade dos recursos subaquáticos é limitada.Os serviços em nuvem precisam expandir rapidamente os recursos e aumentar o poder de computação e o espaço de armazenamento de acordo com as necessidades do usuário, e há um certo período de tempo para que as cabines de dados subaquáticas saiam da fábrica e sejam lançadas na água (o site oficial da Microsoft mostra que Natick leva 90 dias da fábrica à operação), e atualmente O centro de computação inteligente em terra pode ser concluído em cerca de um mês usando construção modular, que pode atender mais rapidamente à demanda por poder de computação de IA.

Actualmente, a Microsoft também anunciou que suspendeu o projecto Natick. Diz-se que irá reforçar a investigação sobre robôs de instalação e manutenção numa fase posterior. Parece que o ambiente subaquático longe das actividades humanas ainda não é adequado para grandes. implantação em grande escala de data centers.

Além disso, a hospedagem e o gerenciamento do poder da computação subaquática também representam desafios para os fornecedores de nuvem.Atualmente, a proporção do poder de computação subaquático ainda é relativamente pequena. Os fornecedores de nuvem precisam integrar e gerenciar esses recursos heterogêneos para garantir que o poder de computação de diferentes fontes possa ser perfeitamente integrado para alcançar o desempenho ideal e permitir que os usuários usem esses recursos de maneira conveniente e simples. . Investir muitos recursos em pesquisa e desenvolvimento de tecnologia, sistemas e plataformas.

Alguns fornecedores de nuvem de pequeno e médio porte que não têm acumulação profunda podem ter uma situação em que "o molho de soja (plataforma de gerenciamento) é mais caro que o frango (poder de computação)" e não podem contar com vantagens de custo para melhorar sua competitividade geral.

Xu Zhimo escreveu certa vez no poema "Acidental": "Eu sou uma nuvem no céu, ocasionalmente projetada no centro de sua onda." Atualmente, os serviços de nuvem de IA e os data centers subaquáticos podem não ser capazes de permanecer juntos para sempre. um do outro é o único.

Em maio de 2024, a segunda fase do projeto Natick começou, refletindo a busca contínua da Microsoft por soluções de data center em nuvem. Também torna o "data center subaquático" um caminho que a China não pode ficar muito atrás e é mais adequado para a independência tecnológica. , um cartão de visita de um país tecnologicamente poderoso, pilotado e explorado em conjunto com a Nuvem de Ativos do Estado, a Nuvem Empresarial do Estado Central e a Nuvem de Pesquisa Científica.

Os provedores de serviços em nuvem com atributos comerciais mais fortes ainda precisam se concentrar em terra. Felizmente, a China tem uma topografia rica e infra-estruturas completas, pelo que existe um vasto espaço para explorar "a melhor relação custo-eficácia".

Nesta perspectiva, o poder da computação nunca foi uma questão de uma empresa de computação ou de uma indústria, mas sim de um projeto de sistema com participação global. A era em que o poder da computação é o poder nacional apenas começou.