我们对数字内容和服务的永不满足的需求推动了高能耗数据中心的增加。
国际能源署报告称，全球数据中心的用电量可能在短短几年内翻一番，到2026年将达到1000太瓦时(TWh)。这大约相当于日本全年的发电量。
一些预测估计，要维持数据中心的持续增长，将需要全球8-10%的电力生产。
这些数字在全球的分布并不均匀。在爱尔兰，该行业受到激励，预计未来两年内数据中心将超过该国电力需求的30%。类似的报告预测，到2030年，澳大利亚的电力将从5%增加到8-15%。
那么，为什么数据中心需要如此多的电力，我们能做些什么来提高它们的能源效率呢?
为什么有这么大的权力?
浏览网页，浏览我们的社交媒体动态，流媒体播放最新系列只是数据中心支持的一些活动。除了这些用途之外，人工智能(AI)和加密货币也会大规模消耗电力。
我们可能会把数据中心想象成一排排的计算机(服务器)放在闪烁着灯光的机架上，但是，就电力使用而言，这只是故事的一部分。
当计算机努力工作时，它们往往会产生大量的热量。这种热量通常对电脑内部的组件有害，或者会减慢电脑的速度。由于这两种选择都不可取，数据中心使用大量的冷却系统来保持系统在可容忍的温度下运行。
在整个数据中心消耗的电力中，计算机可能消耗大约40%。类似的比例通常用于简单地保持电脑冷却。这可能非常低效且成本高昂。
如果数据中心是为液体冷却而设计的——例如，将“热”设备浸入液体中，或直接冷却空气——这可能会导致大量水的浪费。
我们如何使数据中心更节能?
使用更多的可再生能源可以减少对电网的需求和数据中心的最终碳足迹。然而，也有很多方法可以首先减少用电量。
气流:旧的数据中心可能仍然作为一个大房间(或多个房间)运行，整个空间都是冷却的。更现代的设计利用冷暖区，只有冷却的特定设备，产生热量是一个问题。
能量回收:数据中心的热废气可以重新利用，而不是用电强制冷却空气(或液体)。这可以取代或补充水加热或集中加热功能，为建筑物的人类中心部分，甚至供应周围的房屋。
例子包括芬兰的家庭和企业供暖，英国的游泳池，甚至挪威的鳟鱼养殖场。
含水层冷却:在地下水源方便的地方，地下水冷却是分散多余热量的可行选择。西澳大利亚的CSIRO地热项目就是一个例子，该项目帮助珀斯的Pawsey数据中心降温。
优化:虽然没有可靠的数据来量化这种类型的浪费，但配置效率低下的软件或硬件可能会耗尽数据中心消耗的一些计算能力。优化这些可以帮助降低功耗。
具有讽刺意味的是，越来越多的冷却方法涉及使用人工智能或机器学习来监控系统并产生最佳解决方案，这需要额外的计算能力。
总的来说，优化能源消耗可以提高能源生产的成本。这个想法为有效地运行数据中心的所有硬件开辟了一个重要的研究领域。
物理位置:通过规划数据中心的位置，可以显著降低冷却需求。在北欧，当地的气候可以提供自然冷却的解决方案。
同样，最近使用水下数据中心的试验证明，不仅在冷却要求方面有效，而且在设备可靠性方面也很有效。
数据中心的未来
目前，人工智能的发展对数据中心的功耗影响最大。ChatGPT、Gemini、Claude、Copilot等人工智能培训平台正在产生如此大的影响，尽管全球都在努力投资碳中和计划，但谷歌等组织最近却增加了温室气体排放。
即使经过训练，使用支持人工智能的应用程序也意味着大量的电力消耗。一项估计表明，人工智能搜索使用的功率是更典型的谷歌搜索的十倍。
我们使用人工智能驱动产品的愿望(以及供应商开发它们的热情)没有放缓的迹象。事实上，对未来几年数据中心能源使用的预测很可能是保守的。
灯还没有熄灭，但我们正接近一个临界点，我们所依赖的系统的电力需求将超过发电能力。
我们必须在数据中心投资清洁能源生产和有效的能源回收解决方案。现在，也许我们应该考虑是否真的需要ChatGPT来绘制一幅愚蠢的图。
Paul Haskell-Dowland是澳大利亚珀斯伊迪丝考恩大学网络安全实践教授。Bogdan Ghita是英国普利茅斯大学科学与工程学院副院长(国际)。
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