云计算对环境的影响以及绿化数据中心的重要性
2024年，全球企业正在利用的许多革命性技术中，很少有比云计算更具影响力的了——无论是好是坏。随着“云”继续动态地改变个人、公司和政府的信息技术 (IT) 能力，显然，在价值、效率、生产力和服务质量方面，云计算将带来巨大收益。但这些好处也带来了一些不可否认的挑战和副作用——尤其是云计算对环境的影响。
云计算涉及通过互联网提供流行的计算服务，例如存储、软件、服务器、数据库和智能，企业可以通过其 IT 基础设施更有效地提供这些服务，用户通常可以按订阅方式享受这些服务。虽然从技术角度来看，“云”通常是指网络上的集中计算资源，但它已被更广泛地称为整个全球在线生态系统背后的基础设施，涵盖了从 Facebook 到 Netflix 再到 Dropbox 的一切。因此，通过这个在线领域访问服务，无论物理设备和基础设施受到威胁或损坏，数据都受到保护。而且，由于不再需要现场 IT 场所，系统由合格人员从数据中心远程运行。
最受欢迎的云服务之一是亚马逊网络服务 (AWS)，它于 2006 年首次推出其基础设施即服务 (IaaS) 平台，使企业能够使用云技术，从而外包其计算能力。如今，AWS 提供关键的云相关服务，涵盖存储、网络、无服务器应用程序、机器学习 (ML) 和生成人工智能 (GenAI)，以及使用 AWS 服务器群的软件工具。此后，其他科技巨头也纷纷效仿 AWS，微软 Azure 和谷歌云平台 (GCP) 等公司也因其云基础设施解决方案的质量和扩展能力而广受欢迎。
如今，人工智能 (AI)、5G 连接、物联网 (IoT) 和数据分析等多种技术都依赖这种模式来实现最佳服务交付，云计算几乎在每个主要行业中都十分普遍，满足着全球数十亿人的需求。据网络开发公司 Colorlib 称，到 2024 年，全球 94% 的公司将使用云计算服务来帮助他们运营，比 2020 年增长 14%。这实际上意味着需要在云中存储、处理和安全管理更多数据，这反过来又引发了全球数据中心能源消耗的大幅增长。
事实上，我们无法忽视云解决方案和数据中心日益严重的环境足迹，尤其是考虑到服务器运行的能源密集性、保持机器冷却所需的大量水、消耗的制冷剂、占用的广阔土地以及产生的大量电子垃圾（如废弃的电子设备）。而且，由于人工智能和机器学习等技术需要通过云数据中心获得大量计算能力，尽管人们正在努力解决这个问题，但从可持续发展的角度来看，这个问题只会变得更加关键。
麻省理工学院 (MIT) 人类学家 Steven Gonzalez Monserrate 在其 2022 年 1 月的案例研究“云是物质的：论计算和数据存储对环境的影响”中指出：“在机器学习、加密货币挖掘和云计算带来的看似无限的数据存储容量的时代，现代生活中无处不在的计算的环境成本被涉及即使是最简单的数字交易的基础设施和供应链的复杂性所掩盖。”
与此同时，国际能源署 (IEA) 指出，自 2010 年以来，全球互联网用户数量增长了一倍多，而全球互联网流量增长了 20 倍。“支撑数字化的数据中心和数据传输网络导致能源使用量上升，”这家总部位于巴黎的机构补充道。
为了了解这种扩张的规模，IEA 最近还预测，到 2026 年，数据中心的用电量将比 2022 年的水平翻一番，这主要是由于高耗能工作负载的巨大需求。1 月份发布的一份报告指出，数据中心的总耗电量将从 2022 年的 460 太瓦时 (TWh)（占全球总电力需求的近 2%）增加到 2026 年的 1,000TWh 以上，大致相当于日本的用电量。报告作者指出，计算机电源和冷却是数据中心内耗能最高的两个过程，而过去几年人工智能的爆炸式增长也引发了对耗电图形处理单元 (GPU) 的巨大需求。
报告还指出，未来几年电力使用量的增长速度将取决于“部署速度、效率改进范围以及人工智能和加密货币趋势”，预计需求将上升到 650TWh 至 1,050TWh 之间——相当于最低端瑞典的全部电力消耗或最高端德国的全部电力消耗之和。
这些令人担忧的趋势能被扭转吗？相关利益攸关方确实正在努力提高数据中心的性能，并取得了不同程度的成功。首先，“绿化”数据中心的过程被认为对于支持气候变化缓解努力以及实现更广泛的全球脱碳和可持续发展目标至关重要。根据世界银行的说法，从业者应在此过程中考虑六个方面：
- 气候适应性数据中心：在规划和运营单个数据中心以及在国家层面保护关键基础设施时，应考虑气候适应性。
- 可持续设计和建筑：为数据中心选择最合适的地点对于确定可再生能源和水等资源的获取至关重要。至于冷却设施，将数据中心定位在较凉爽的国家可以非常有效。“在一些国家，数据中心正在争夺稀缺的水和能源资源，政府需要将此考虑在规划和土地分区中，”世界银行还指出。 “数据中心建筑的设计会影响环境风险、冷却需求、资源使用和能源效率。”
- 可持续信息和通信技术 (ICT)：数据中心的 ICT 设备需要电力和冷却，因此可以进行关键的可持续升级，包括节能设备、虚拟化技术以实现高效的服务器管理以及实时监控设备性能。
- 可持续能源：数据中心的能源密集程度很高。为了实现能源多样化并减少排放，数据中心应越来越多地转向可再生能源。全部或部分转向可再生能源是减少数据中心气候足迹的最有效方法。
- 可持续冷却：建议实施节能冷却技术，例如精密空调、节能器和密封系统，以优化冷却效率。还建议采用适当的气流管理技术，以确保高效散热并最大限度地减少热点，例如热通道和冷通道密封、架空地板和优化的服务器机架布局。
- 电子垃圾管理：重要的是要考虑设备的使用寿命，并通过更多地重复使用、翻新和回收来有效管理电子垃圾。
尽管如此，该机构也承认，迄今为止，世界各国政府和行业在提高能源效率、能源研究、开发和示范 (RD&D) 以及电力供应和供应链脱碳方面所做的努力还不够。因此，需要采取更多行动“在未来十年内抑制能源需求并迅速减少排放，以实现 2050 年净零排放 (NZE) 情景”。国际能源署还指出，更新的法规和技术改进（包括效率方面的改进）对于“缓和数据中心能源消耗激增”至关重要。
至于云运营商，正在努力将环境足迹降至最低。微软东南欧医疗行业负责人 Ema Popova 表示：“微软承诺到 2030 年实现碳负排放，实现零废物生产和积极用水，并在 2050 年前抵消自成立以来产生的所有温室气体排放。”“该公司正在投资可再生能源，促进供应链的可持续性，并减少产品的碳足迹。”清洁能源的使用具有包容性和公平性，造福社会。”
与此同时，AWS 承诺到明年在其所有业务中都使用可再生能源，到 2030 年实现节水——即回馈给社区的水量超过其直接运营所用的水量。该公司还打算到 2040 年实现净零碳排放。AWS 和谷歌也在将太阳能和风能等可再生能源整合到其数据中心方面处于领先地位，而液体冷却和自由空气冷却已被证明是目前传统耗水冷却系统的成功节能替代方案。
By Hilary Schmidt, International Banker
