“高熱”的智算中心如何降溫？

AI的狂飆離不開(kāi)對(duì)智能算力的超高需求，智算中心再一次迎來(lái)高光時(shí)刻。今年以來(lái)，北京、貴州、甘肅、湖北、江蘇等多地紛紛推出政策，推進(jìn)當(dāng)?shù)厮懔A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

最新統(tǒng)計(jì)顯示，截至5月底，全國(guó)規(guī)劃具有高性能計(jì)算機(jī)集群的智算中心已達(dá)十余個(gè)。從算力規(guī)模來(lái)看，我國(guó)智能算力在算力總規(guī)模中的比重超過(guò)了30%。

持續(xù)“高熱”的智算中心建設(shè)風(fēng)潮背后是否存在資源過(guò)剩的問(wèn)題？智算中心的能耗問(wèn)題如何解決？

01、提質(zhì)加速，智算中心遍地開(kāi)花

智算中心的發(fā)展是應(yīng)對(duì)當(dāng)今世界日益增長(zhǎng)的計(jì)算需求和信息爆炸的關(guān)鍵，它們?yōu)楦鞣N行業(yè)和科學(xué)研究等領(lǐng)域提供了必要的算力資源，通過(guò)處理大量數(shù)據(jù)促進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新。在生物信息學(xué)、氣候研究、金融分析、材料科學(xué)和人工智能等領(lǐng)域，智算中心都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

中國(guó)信息通信研究院副院長(zhǎng)王志勤在撰文中表示，我國(guó)智算中心發(fā)展相對(duì)較晚，且大模型所帶來(lái)的智算需求爆發(fā)式增長(zhǎng)時(shí)間較短，產(chǎn)業(yè)仍處于快速發(fā)展階段。其中，AI模型訓(xùn)練具有訓(xùn)練耗能大、服務(wù)實(shí)時(shí)性要求低的特點(diǎn)，使得算力布局受能源分布、研發(fā)優(yōu)勢(shì)影響較大，當(dāng)前能源優(yōu)勢(shì)明顯的內(nèi)蒙古、河北、貴州等地區(qū)，以及研發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯的北京、杭州、合肥等地區(qū)均是智算中心布局的熱點(diǎn)地區(qū)。與此同時(shí)，在大模型熱潮下，部分城市建設(shè)了規(guī)模相對(duì)較小的智算中心，也較好地補(bǔ)充了當(dāng)?shù)氐哪Ｐ臀⒄{(diào)需求。

2023年10月，工業(yè)和信息化部等六部門印發(fā)的《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》提出，到2025年在計(jì)算力方面,算力規(guī)模超過(guò)300EFlops、智能算力占比達(dá)到35%。其中，算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展指標(biāo)顯示，2025年要建設(shè)50個(gè)智算中心。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)正在建設(shè)或提出建設(shè)智算中心的城市已經(jīng)超過(guò)30個(gè)，建設(shè)總數(shù)超過(guò)100個(gè)，投資規(guī)模超百億元。其中，建設(shè)主體包括政府機(jī)構(gòu)、三大電信運(yùn)營(yíng)商以及部分互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。建設(shè)模式包括新建智算中心和已有數(shù)據(jù)中心改造升級(jí)，以及獨(dú)立投資建設(shè)、第三方出資建設(shè)和基于特殊項(xiàng)目公司的建設(shè)運(yùn)營(yíng)等模式。

這些“智算中心”標(biāo)準(zhǔn)不一、規(guī)模不同，算力規(guī)模一般在50P、100P、500P、1000P，有的甚至達(dá)到12000P以上，雖然AI浪潮給智算中心帶來(lái)了廣闊的發(fā)展前景，但供需錯(cuò)配、價(jià)格昂貴、重復(fù)建設(shè)等仍然是我國(guó)算力建設(shè)面臨的難題。

對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員張?jiān)迫硎荆?dāng)前，已經(jīng)有近30個(gè)城市建設(shè)了智算中心，更多城市正在規(guī)劃上馬新智算中心，甚至出現(xiàn)了一個(gè)城市同時(shí)建設(shè)多個(gè)超算中心和智算中心的現(xiàn)象。由于需求不足，追求規(guī)模效應(yīng)，運(yùn)營(yíng)過(guò)程不透明和缺乏監(jiān)管，出現(xiàn)了智算中心空轉(zhuǎn)甚至停機(jī)的現(xiàn)象，無(wú)法充分發(fā)揮設(shè)備生命周期內(nèi)潛在效益，造成資源和資金浪費(fèi)。

為了解決這一問(wèn)題，智算中心建設(shè)需要進(jìn)行精確的市場(chǎng)調(diào)研，確保算力供給與未來(lái)的技術(shù)需求、產(chǎn)業(yè)升級(jí)需要相匹配。與此同時(shí)，政府應(yīng)當(dāng)通過(guò)政策引導(dǎo)，加強(qiáng)智算中心建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的監(jiān)管，避免同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)和無(wú)序擴(kuò)張。通過(guò)區(qū)域協(xié)調(diào)和資源整合，推動(dòng)智算中心的合理布局和高效利用，同時(shí)注重環(huán)保和能效，驅(qū)動(dòng)智算中心向更綠色、更高效的方向發(fā)展。

國(guó)家信息中心與相關(guān)部門聯(lián)合發(fā)布的《智能計(jì)算中心創(chuàng)新發(fā)展指南》指出，智算中心建設(shè)并非簡(jiǎn)單做好基建即可，還需結(jié)合建設(shè)基礎(chǔ)、當(dāng)?shù)鼗騾^(qū)域產(chǎn)業(yè)特色，以差異化算力需求為導(dǎo)向，分類引導(dǎo)施策，優(yōu)化建設(shè)方式，改建并行，發(fā)展與數(shù)字經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)的智算中心。

02、追“新”逐“綠”，液冷或成智算中心“標(biāo)配”

智算中心作為人工智能產(chǎn)業(yè)重要的算力底座，其綠色建設(shè)關(guān)乎人工智能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心相比，智能中心的建設(shè)對(duì)能耗和基礎(chǔ)設(shè)施的要求更高。面對(duì)數(shù)字化進(jìn)程加快導(dǎo)致的爆發(fā)式算力增長(zhǎng)，傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱方式難以滿足大規(guī)模數(shù)字計(jì)算的高效散熱需求，智算中心需要不斷升級(jí)硬件設(shè)備、優(yōu)化功率密度，滿足不斷增長(zhǎng)的計(jì)算和存儲(chǔ)需求。

近日，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合發(fā)布2023年度國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心名單，通信、互聯(lián)網(wǎng)、公共機(jī)構(gòu)、金融、能源等領(lǐng)域的50家數(shù)據(jù)中心入圍，重點(diǎn)新增了智算中心領(lǐng)域，將中國(guó)電信安徽智算中心A1樓等列入國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心名單，凸顯了加快綠色智算中心建設(shè)的價(jià)值導(dǎo)向。

據(jù)了解，入選國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心PUE值呈逐年下降趨勢(shì)，部分綠色數(shù)據(jù)中心能效達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。2023年度國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心PUE平均值為1.26。其中，抖音—秦淮官?gòu)d湖新媒體大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)基地一期、中國(guó)電信（國(guó)家）數(shù)字青海綠色大數(shù)據(jù)中心、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心信息化大廈等綠色數(shù)據(jù)中心PUE值約1.15。

當(dāng)前，我國(guó)智算中心不斷強(qiáng)化綠色節(jié)能低碳技術(shù)應(yīng)用。部分智算中心采用液冷、高壓離心式變頻水冷、封閉冷通道等先進(jìn)制冷技術(shù)，使得機(jī)房散熱能耗降低50%以上，PUE值降至1.2以下，節(jié)約空調(diào)電費(fèi)超過(guò)50%，提高服務(wù)器算力5%~10%。部分地區(qū)依托當(dāng)?shù)亍熬G電+冷能”資源，構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化的綠色能源供給體系，推動(dòng)智算中心綠電直供，不斷提高綠電消費(fèi)比例，降低綠電使用成本，充分利用自然冷源。部分智算中心建立了運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、分析與控制平臺(tái)，利用人工智能技術(shù)優(yōu)化溫控供電模式，實(shí)現(xiàn)智能化精確制冷，推動(dòng)制冷耗電量下降8%~15%，從而保障智算中心的安全穩(wěn)定與低碳運(yùn)行。

值得一提的是，液冷作為一種高效、節(jié)能、穩(wěn)定的散熱方式，有望成為智算中心散熱的“標(biāo)配”。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心有40%左右的能耗用在空調(diào)系統(tǒng)上，即傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心只有60%的電是用在服務(wù)器上。而如果改用液冷服務(wù)器，其散熱耗電占比將會(huì)下降到20%以內(nèi)，這是國(guó)家倡導(dǎo)建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心的重要原因。

在政策和市場(chǎng)的助推之下，國(guó)內(nèi)液冷技術(shù)也受到市場(chǎng)追捧。2023年6月，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合發(fā)布《電信運(yùn)營(yíng)商液冷技術(shù)白皮書》。其中提到的三年發(fā)展愿景指出，三大運(yùn)營(yíng)商將于2023年開(kāi)展技術(shù)驗(yàn)證；2024年開(kāi)展規(guī)模測(cè)試，新建項(xiàng)目10%規(guī)模試點(diǎn)液冷技術(shù)；2025年開(kāi)展規(guī)模應(yīng)用，50%以上項(xiàng)目應(yīng)用液冷技術(shù)，共同推進(jìn)形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、生態(tài)完善、成本最優(yōu)、規(guī)模應(yīng)用的高質(zhì)量發(fā)展格局。IDC預(yù)計(jì)，2022-2027年中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到54.7%，2027年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到89億美元。

綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的底色，智算中心作為人工智能產(chǎn)業(yè)重要的算力底座，其綠色建設(shè)關(guān)乎人工智能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。面向“東數(shù)西算”和“雙碳”戰(zhàn)略的時(shí)代命題，智算產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)應(yīng)攜手推動(dòng)智算中心的綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展，為千行百業(yè)持續(xù)打造綠色和低成本的智能算力。

作者：梅雅鑫

責(zé)編/版式：王禹蓉

審校：王 濤?梅雅鑫

監(jiān)制：劉啟誠(chéng)