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「水中的雲端」為了節能,微軟竟然把資料中心建在海底,為什麼?【綠色資料中心/再生能源/碳排放】

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圖片取自微軟(Microsoft)官網
2014年,為期三個月的第一階段海底資料中心測試結束。2018年,微軟開始第二階段的測試,在蘇格蘭奧克尼群島海域,建置海平面35.6公尺下的Northern Isles資料中心。為何微軟要進行海底資料中心的行動?背後具有什麼樣的意義?

微軟Northern Isles資料中心規格及特色

本次測試,微軟在12.2公尺的資料中心,裝設了12個伺服機櫃,共864台伺服器及27.6PB(約可儲存500萬部電影)的儲存空間,如此的配置具有幾千台高效能電腦的運算能力。

資料中心下海前,艙中的空氣及濕氣會被抽光並灌滿氮氣,創造一個穩定的環境。而電力來源為當地100%再生能源,透過海底電纜將資料中心與附近的風力發電機及潮汐發電機連結,並將伺服務中的資料透過電纜傳輸到岸上。

資料中心的大量建置已成趨勢。(攝影師:panumas nikhomkhai,連結:Pexels)

為什麼微軟要進行海底資料中心測試? (雲端化/靠近消費者/耗能改善)

  • 網路應用及服務雲端化趨勢

只要跟使用網路有關的服務,資料中心就是不可或缺的存在。使用者只需點擊按扭,便會從資料中心下載對應的資訊到使用者端,如此可以降低終端設備所需的儲存空間及硬體配置。

  • 離使用者近的空間取得成本昂貴

隨著網路相關應用服務大幅成長,資料中心的需求也日益上升。聯合國2018年的報告中指出,2050年全球將有約50億的人口居住在都市。以目前邊緣運算的發展趨勢,提供網路服務的公司必須將資料中心建置在客戶附近,而都市已經沒有足夠的空間,若有,取得的成本也非常的昂貴。

  • 資料中心的冷卻能耗高達40%

根據2016年United States Data Center Energy Usage Report,資料中心中消耗的電力有43%為伺服務運轉、11%為儲存、網路3%、40%則是用在冷卻上。隨著永續發展及氣候變遷,資料中心巨大的耗能開始被團體及民眾關注,迫使科技巨頭轉往綠色資料中心的建置。

除了降低伺服器運轉時的能耗外,將冷卻相關的能耗降低,或讓伺服器在不影響可靠度的情況下,以較高的環境溫度運轉,為目前資料中心提升效率及能耗的研發方向。

海底資料中心的好處

(1)離使用者更近

隨著社會發展,未來都市人口將更多更擁擠。目前全球超過一半人口,生活在離海岸約200公里內的地方。若能將資料中心散落建置在沿海都市附近的海中,從資料中心傳送到終端設備的距離也縮短,可大大降低資料傳輸延遲的問題,並達到頻寬分流的效益。

(2)節省冷卻成本

將資料中心建置在海底,可以使用海水進行冷卻並節約能源。Natick 項目負責人Ben Cutlur表示,隨著經濟發展,現今土地及淡水資源是非常稀缺的,若要在使用者附近建設大規模的資料中心,高昂的成本是不切實際的。但若能在離大城市比較近的海底,在空間及資源的取得上會具有較高的成本效益。

(3)能源效率彈性

資料中心需要大量的電力運轉及冷缺,若在海中建置資料中心,以潮汐能、風能或太陽能來發電,就可以將停電或供電不穩的影響降到最低。

(4)設備故障率低

資料中心在陸地上會面臨濕氣、溫度的影響,若損壞需更換零件時,維修人員在前往的路途中,有機會因道路顛簸使零件出現概率性損壞,導致設備故障。

而微軟本次的測試結果顯示,水下資料中心故障率僅有陸上的八分之一,也就意味著,水下資料中心的可靠性高出陸地上8倍。

(5)建置空間充足

海洋占地球70%面積,在陸地空間越來越少的情況下,在海中建置資料中心未嘗不是一個良好的解決方案。

(6)遠離自然災害

海中可以避開大部分的自然災害,像是地震、龍捲風、洪水及颱風颶風等等。加上海水比熱大,溫度穩定不易變化,全球海水的溫度一般在-2°~30°C之間,其中一半以上的海洋溫度在20°C左右。以美國冷凍空調學會ASHRAE的建議,將運轉溫度控制在80.6 F(27 °C)以下,就能為資料中心帶來較好的能源效率,海水穩定且較低的溫度,無疑可以讓資料中心更加穩定可靠。

全球都市化程度日益上升,未來的生活將更加擁擠。(攝影師:Tatiana Fet,連結:Pexels)

海底資料中心的缺點

海底資料中心主要的缺點,就是若發生故障時較難修復。此外,因資料中心使用海水冷卻,有機會使附近水溫升高;或發生船隻下錨不當拉扯,導至破損電力外洩;海水若不小心灌入內部,則可能導至設備重金屬溶解的汙染。以上這些都有可能對資料中心附近海洋生態造成衝擊。

隨著網路科技發展,未來資料中心大量增加已不可必免,進而消耗更多的能源,排放更多的溫室氣體。若現今這些提供雲端設備或使用資料中心的企業,開始研究運用新型態、新科技的資料中心,並將能源替換為100%再生能源,就能在人類文明進步的同時,兼顧永續發展及企業社會責任。



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