数据越多能耗越大?《科学》最新算法模型揭示,全球数据中心能耗并没有想得那么多

作者: 学术君

来源: Science

发布日期: 2020-02-28

《科学》杂志最新研究揭示,尽管数据需求迅速增加,但数据中心的能效提升使能源使用保持平稳。研究团队开发了全球数据中心能源使用模型,发现过去十年能耗比预期少。然而,随着数据中心数量预计增长,能源消耗问题依然严峻。

数据中心充满了计算和网络设备,是收集、存储和处理数据的中心。随着信息世界越来越依赖数据密集型技术,数据中心的能源使用也日益受到关注。如果全世界正在使用越来越多的数据,那么它肯定会越来越消耗能源,但一项迄今为止最全面的分析显示,事实并非如此。今天凌晨,Science杂志发表了美国西北大学和劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的最新研究成果,研究人员开发了迄今为止最详细的全球数据中心能源使用模型。

通过该模型研究人员发现,过去十年全球数据中心的能耗使用比人们想象中的要少很多,尽管对数据的需求在迅速增加,但在过去十年中数据中心的大量能效提升使能源使用保持了大致平稳的水平。

数据中心的核心功能在于实现信息集中存储、传输、交换。与传统能耗单元不同,数据中心24小时「连轴转」,昼夜不停地运行。由于其强大算力,数据中心已成为现代计算基础架构不可或缺的一部分,越来越多的企业开始向数据中心寻求托管服务和云计算解决方案。数据中心作为新兴产业,其用电量随着业务扩容而加速增长的趋势非常明显,预计数据中心的数量将在未来两到五年内显著增长。

调查显示,仅2017年美国的数据中心就消耗了超过900亿千瓦时的电量,需要34家大型燃煤电厂发电,才能满足美国这些数据中心的电力需求。在全球范围内,数据中心的功耗总计约416太瓦,约占地球发电总量的3%。数据中心目前已经消耗了大量的能源,并且随着每年建造更多设施,这种情况只会在未来继续增加。

在数据中心能耗不断增加的背景上,中国近年来专门推出了一项衡量数据中心能效水平的评价指标——电能使用效率值(PUE)。该指标由数据中心设备总能耗除以信息设备能耗得出,基准值为2,数值越接近1,意味着能源利用效率越高。

2019年2月,工信部、国家机关事务管理局、国家能源局出台《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》,要求到2022年,「数据中心平均能耗基本达到国际先进水平,新建大型、超大型数据中心的PUE达到1.4以下」。

伦斯伯克利国家实验室的研究科学家Arman Shehabi表示:「考虑到数据中心是快速发展的能源密集型行业,我们确实需要对其进行严格的分析。

较为不详细的分析预测了数据中心能源使用的快速增长,但是没有充分考虑行业所取得的历史效率进步。当我们把缺失的部分包括在内时,我们的数字生活方式就会出现不同的景象。」研究人员得出的结论是,数据中心近年来取得的效率提升,可能远远超过在全球经济其他主要部门观察到的效率提升。

不过,领导这项研究的Eric Masanet表示:「尽管数据中心在效率方面的历史性进步令人瞩目,但我们的研究结果并不意味着IT行业和政策制定者可以高枕无忧。我们认为仍然有足够的剩余效率潜力可以持续数年,但不断增长的数据需求意味着每个人——包括政策制定者、数据中心运营商、设备制造商和数据消费者——必须加紧努力减缓未来十年能源使用量可能出现的大幅上升。」

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