當(dāng)前，我國(guó)產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展之中，在取得快速增長(zhǎng)的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量提升。而從規(guī)模上來看，我國(guó)數(shù)據(jù)中心還有巨大的增長(zhǎng)空間。如何在前進(jìn)的道路上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展？日前，《人民郵電》報(bào)記者獨(dú)家專訪了中國(guó)工程院院士鄔賀銓，而云與綠色無疑是答案中的兩大關(guān)鍵詞。

中國(guó)潛力巨大

“中國(guó)的數(shù)據(jù)中心盡管增長(zhǎng)很快，但相對(duì)美國(guó)來說總量還是比較少，而巨大的互聯(lián)網(wǎng)用戶群體，注定中國(guó)未來數(shù)據(jù)中心的機(jī)架數(shù)不會(huì)低于美國(guó)。”鄔賀銓強(qiáng)調(diào)。

當(dāng)前，我們身處一個(gè)“數(shù)據(jù)大爆炸”的時(shí)代。統(tǒng)計(jì)顯示，人類歷史上90%的數(shù)據(jù)都是在過去幾年產(chǎn)生的，50%是在短短兩年內(nèi)產(chǎn)生的。聯(lián)合國(guó)《2019年數(shù)字經(jīng)濟(jì)報(bào)告》顯示，全球IP每秒流量1992年僅為1.16MB，但是到2022年將達(dá)到150TB，30年增長(zhǎng)1.3億倍。而根據(jù)《華為全球產(chǎn)業(yè)展望GIV》，全球新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將從2018年的32.5ZB快速增長(zhǎng)到2025年的180ZB。

中國(guó)的數(shù)據(jù)中心規(guī)模迅速擴(kuò)大。近日36氪研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2019年年底，我國(guó)在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架達(dá)到315萬架，其中大型以上數(shù)據(jù)中心增長(zhǎng)較快已超過250個(gè)，機(jī)架達(dá)到236萬架，占比超過70%。

從全球數(shù)據(jù)中心的發(fā)展來看，美國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)目前已占據(jù)全球40%的市場(chǎng)，其后是中國(guó)和日本，分別占8%和6%。鄔賀銓認(rèn)為：“中國(guó)數(shù)據(jù)中心發(fā)展比美國(guó)晚5年，但中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)決定了中國(guó)數(shù)據(jù)中心規(guī)模將來不會(huì)小于美國(guó)。”

云數(shù)據(jù)中心成為方向

數(shù)據(jù)中心是各種IT資源的集成中心，也是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和交互的中心。伴隨著的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心也開始云化轉(zhuǎn)型。“云數(shù)據(jù)中心，采用超融合架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)更好調(diào)度。”鄔賀銓指出。

云數(shù)據(jù)中心相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，有著一系列的優(yōu)勢(shì)。首先，采用超融合架構(gòu)，將物理分布的服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源虛擬化為邏輯集中的巨大資源池。其次，采用容器和微服務(wù)模式，通過云計(jì)算管理平臺(tái)可動(dòng)態(tài)監(jiān)控、調(diào)度和部署各種資源，從而按需向用戶提供差異化服務(wù)。再次，基于IPv6協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)云網(wǎng)協(xié)同與多云融合。最后，改進(jìn)數(shù)據(jù)中心的可擴(kuò)展性，降低管理的復(fù)雜度，提升運(yùn)營(yíng)維護(hù)效率，增加安全可靠性。

數(shù)據(jù)中心能耗不容忽視

“相比傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，數(shù)據(jù)中心作為一項(xiàng)ICT產(chǎn)品，本身的能源利用效率是比較好的，但是數(shù)據(jù)中心的能耗還是會(huì)伴隨著快速發(fā)展而較快上升，因此其自身的能耗仍不可忽視。”鄔賀銓指出。

數(shù)據(jù)中心自帶“綠色”基因。有資料認(rèn)為，ICT產(chǎn)業(yè)單位增加值能耗僅為全國(guó)單位GDP能耗的1/5，僅為全國(guó)單位工業(yè)增加值能耗的1/9。尤為值得注意的是，數(shù)據(jù)中心還將助力傳統(tǒng)行業(yè)節(jié)能減排，對(duì)全社會(huì)碳達(dá)峰、碳中和的貢獻(xiàn)都是正面的。

但是，數(shù)據(jù)中心自身能耗上升較快不容忽視。中國(guó)電子學(xué)會(huì)等編寫的《中國(guó)數(shù)據(jù)中心可再生能源應(yīng)用發(fā)展報(bào)告（2020）》顯示，截至2019年，全國(guó)各類數(shù)據(jù)中心用電量占全社會(huì)用電量的0.8%~ 1%，預(yù)計(jì)到2030年達(dá)到1.5%~2%。目前，我國(guó)數(shù)據(jù)中心在能耗上的表現(xiàn)不一。中國(guó)數(shù)據(jù)中心工作組（ODCC）的數(shù)據(jù)顯示，PUE（電能使用效率）在1.0和1.2之間的占比僅為5%，高達(dá)51.6%的數(shù)據(jù)中心PUE為1.4%~1.8%，PUE降低還有很大空間。

我國(guó)數(shù)據(jù)中心PUE降低還有很大的空間。

多措并舉提高能效

“提升數(shù)據(jù)中心的能源利用效率，可以從建設(shè)和技術(shù)兩方面優(yōu)化，多措并舉。”鄔賀銓指出。

在建設(shè)方面，可以通過優(yōu)化選址和充分利用綠色能源來提高能效。所謂優(yōu)化選址，就是選擇氣候條件適宜、綠電供應(yīng)充足的地區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)中心。此外，還可利用山洞自然冷風(fēng)循環(huán)、海水制冷等。而在數(shù)據(jù)中心的園區(qū)建設(shè)上，可采用預(yù)制化裝配式建筑，在建設(shè)上疊加光伏，采用綜合供能、高效制冷、余熱循環(huán)利用等措施。

在技術(shù)方面，數(shù)據(jù)中心提升能效其實(shí)大有可為。例如，通過優(yōu)化數(shù)據(jù)存入與讀出的體系架構(gòu)與機(jī)制，實(shí)現(xiàn)上級(jí)可調(diào)用下級(jí)數(shù)據(jù)，但不必將下級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)再?gòu)?fù)制存儲(chǔ)至上級(jí)數(shù)據(jù)中心，從而避免了重復(fù)存儲(chǔ)帶來的巨大浪費(fèi)。

數(shù)據(jù)預(yù)處理可以僅存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)并提升數(shù)據(jù)利用率。當(dāng)前，數(shù)據(jù)預(yù)處理能力不足導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與利用率低。有資料認(rèn)為，當(dāng)前企業(yè)的數(shù)據(jù)僅有不到2%被保存。而保存下來的數(shù)據(jù)，由于技術(shù)與流動(dòng)性的問題，只有10%的數(shù)據(jù)能得到分析。通過數(shù)據(jù)清洗與標(biāo)注提升存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，可以減少無效數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)清洗是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢查，處理無效值和缺失值，從而大大減少數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量。數(shù)據(jù)標(biāo)注通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類標(biāo)注、標(biāo)框標(biāo)注、區(qū)域標(biāo)注、描點(diǎn)標(biāo)注等，也能夠減少存儲(chǔ)量。不過，“目前數(shù)據(jù)的預(yù)處理70%的工作量還是主要依靠人工完成，因此數(shù)據(jù)中心目前還是勞動(dòng)密集型行業(yè)。”鄔賀銓特別指出。

云邊端協(xié)同可以有效提升數(shù)據(jù)處理效率。例如，一個(gè)城市的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)如果直接送到云端進(jìn)行AI分析將占用大量計(jì)算與存儲(chǔ)資源，需要云邊端都具有一定的數(shù)據(jù)處理能力并協(xié)同。又如，VR視頻需要交互而且畫面需要渲染，手機(jī)的GPU來做渲染時(shí)會(huì)遭遇畫面卡頓且手機(jī)發(fā)熱的挑戰(zhàn)。對(duì)此，可以將視頻圖像分解為前景與背景，分別由手機(jī)與邊緣計(jì)算完成。與此同時(shí)，可以通過采用預(yù)渲染全景幀、移動(dòng)預(yù)測(cè)、多核CPU并行解碼等技術(shù)以降低時(shí)延。

正確應(yīng)對(duì)小數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)，例如通過遷移學(xué)習(xí)和高效AI分析，實(shí)現(xiàn)“小數(shù)據(jù)小算力大任務(wù)”，也可以有效減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。2020年6月，IEEE舉辦了世界計(jì)算機(jī)視覺植物病理學(xué)細(xì)粒度分類挑戰(zhàn)賽，考察對(duì)蘋果樹葉銹病、痂病等疾病的AI識(shí)別能力。IEEE提供了含標(biāo)簽錯(cuò)誤的1821張訓(xùn)練照片和1821張?jiān)囶}照片，這是典型的“小數(shù)據(jù)小算力”問題。支付寶天筭安全實(shí)驗(yàn)室采用了隨機(jī)光照、隨機(jī)對(duì)比增強(qiáng)、上下與左右翻轉(zhuǎn)等數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)，得分居1327個(gè)參賽團(tuán)隊(duì)之首。

特別值得注意的是，“比特幣耗能驚人且毫無社會(huì)價(jià)值，必須加以限制。”據(jù)英國(guó)劍橋大學(xué)的替代金融研究中心（CCAF）計(jì)算，比特幣的能耗已超過全球所有數(shù)據(jù)中心的一半，而中國(guó)幾乎擁有世界上一半的“礦工”。隨著比特幣不斷被挖掘，規(guī)則設(shè)計(jì)就會(huì)變得越來越難，這就意味著需要越來越高的算力投入到比特幣挖礦上。“巨大的能耗，并沒有給人類帶來任何有用的幫助，還縱容了一些投機(jī)行為，應(yīng)該限制比特幣的應(yīng)用。”鄔賀銓指出。事實(shí)上，針對(duì)比特幣帶來的巨大能耗，我國(guó)相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始采取有效措施進(jìn)行遏制。例如，5月21日，國(guó)務(wù)院金融穩(wěn)定發(fā)展委員會(huì)召開的第五十一次會(huì)議提出，打擊比特幣挖礦和交易行為。