Как центры обработки данных могут избежать удвоения энергопотребления к 2030 году

В эпоху искусственного интеллекта (ИИ) разговоры о требованиях власти невозможно игнорировать. Международное энергетическое агентство (МЭА) сообщает, что центры обработки данных потребляют около 415 тераватт-часов (ТВтч) во всем мире в 2024 году. По оценкам, эта цифра превысит вдвое до 945 ТВтч к 2030 году, что немного превысит сегодняшнее общее годовое потребление электроэнергии в Японии.

По оценкам, обучение одной большой модели, такой как ChatGPT, потребует произвело 552 тонны углекислого газачто эквивалентно годовому следу 121 домохозяйства в США. Хотя обучение представляет собой наиболее энергозатратный этап, формирование выводов ИИ, процесс запуска и применения этих моделей, также потребляет значительную энергию в масштабе.

Недавняя оценка предполагает, что вывод может составлять до 90% жизненного цикла модели. По мере появления более мощных моделей и расширения их использования общий спрос на энергию будет продолжать расти.

Однако энергетику нельзя рассматривать изолированно. Использование энергии влияет на воду, охлаждение и материалы, поэтому усилия по обеспечению устойчивого развития должны учитывать всю экосистему.

Не менее важно изучить локальное влияние строительства и эксплуатации центров обработки данных. В отчете McKinsey прогнозируется, что в Соединенных Штатах центры обработки данных могут составлять до 12% общего потребления электроэнергии к 2030 году.

Это воздействие наиболее заметно там, где концентрируются предприятия, поскольку они могут быстро стать крупнейшими потребителями электроэнергии и воды, обгоняя домохозяйства и местную промышленность. Например, центр обработки данных округа Лаудоун в штате Вирджиния, США, приходится Это составит 21% от общего энергопотребления в 2023 году, превысив внутреннее потребление на 18%.

Надежность добавляет еще одну проблему. В 2024 году небольшие беспорядки в округе Фэрфакс в Вирджинии вызвали 60 дата-центров для перехода к созданию резервной копии. Внезапная потеря 1500 мегаватт, что примерно соответствует всей потребности Бостона в США в электроэнергии, едва не спровоцировала массовые сбои.

По всей ЕвропеКрупные центры обработки данных сталкиваются с аналогичными проблемами: перегруженность электросетей и электросетей уже напряжена по мере ускорения промышленной электрификации, что ставит под угрозу надежность, поскольку спрос продолжает расти.

Эти риски подчеркивают, почему усилия по обеспечению устойчивости центров обработки данных следует рассматривать не как разовое решение, а как непрерывный, адаптивный путь.

Спрос на энергию – это только часть уравнения. Средний дата-центр потребляет 300 000 галлонов воды в день, согласно ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР, потребление воды обычно растет вместе с потребностями в энергии.

Критические материалы представляют собой еще одну проблему. МЭА предсказывает, что миру понадобится шесть раз больше сырья для перехода к возобновляемым источникам энергии, при этом ожидается, что только спрос на литий вырастет в 40 раз. В то же время электронные отходы достигли 62 миллиона тонн в годсодержащие ценные редкоземельные и другие металлы.

Поэтому переработка и восстановление должны занимать центральное место в устойчивом проектировании центров обработки данных.

Чтобы добиться прогресса в достижении целей устойчивого развития, улучшения центров обработки данных необходимо рассматривать комплексно.

Принятие такого образа мышления может показаться пугающим. Даже самые продвинутые организации называют свои амбиции «мультипланами». Эти успехи происходят в результате устойчивого, целенаправленного прогресса, а не внезапных прорывов.

Три столпа физической эффективности, эффективности рабочей нагрузки и экономики замкнутого цикла предлагают практический путь от краткосрочных решений к долгосрочной устойчивости.

Сквозное измерение имеет решающее значение. Центры обработки данных в совокупности потребляют столько же энергии, сколько некоторые страны, что свидетельствует о важности эффективности. Объекты, работающие с эффективностью энергопотребления (PUE) около 1,1, могут использовать примерно на 84 % меньше накладных расходов чем у тех, у кого PUE около 2,0, что подчеркивает возможность повышения эффективности за счет использования передового опыта проектирования.

Физическая эффективность охватывает каждый уровень инфраструктуры: от источников питания и размещения объектов до технологий охлаждения. Технология водяного охлаждения Neptune от Lenovo может сократить энергопотребление до 40% и повысить тепловую эффективность в 3,5 раза по сравнению с воздушным охлаждением, показывая, чего могут достичь целенаправленные инновации.

По мере роста амбиций в области устойчивого развития физическая эффективность остается основой для мощных и отказоустойчивых центров обработки данных.

Эффективность рабочей нагрузки часто упускается из виду в разговорах об устойчивом развитии, однако она обладает наибольшим потенциалом для снижения общего энергопотребления, особенно в эпоху искусственного интеллекта. Самый эффективный способ экономии энергии – это, в первую очередь, избегать ненужного потребления.

По своей сути эффективность рабочей нагрузки гарантирует, что каждый ватт преобразуется в значимую вычислительную мощность. Технологии виртуализации позволяют запускать несколько приложений на одних и тех же серверах, максимизируя использование и минимизируя простои.

Эффективное размещение рабочей нагрузки, гарантирующее выполнение задач в наиболее подходящей и эффективной инфраструктуре, может дополнительно оптимизировать использование ресурсов. Обновление устаревших систем добавляет еще один уровень прогресса, поскольку новые архитектуры обеспечивают большую производительность при более низком энергопотреблении.

Наибольший эффект дает настройка рабочих нагрузок для полного использования оборудования, на котором они работают, оптимизируя не только машины, но и способы их использования.

В современную эпоху ускоренных вычислений и экспоненциального роста объема данных эффективность рабочих нагрузок является связующим звеном между производительностью и устойчивостью. Преобразования могут начинаться постепенно, по одной задаче за раз, создавая импульс для системных изменений.

Большинство центров обработки данных по-прежнему повторно используют или перерабатывают лишь небольшую часть своей инфраструктуры, что оставляет значительные возможности для улучшения цикличности. Lenovo работает с клиентами над повышением устойчивости на протяжении всего жизненного цикла инфраструктуры: от энергоэффективных систем и передовых технологий охлаждения до услуг, которые продлевают срок службы оборудования и сокращают количество отходов.

Принципы экономики замкнутого цикла часто отмечают первый шаг на пути организации к устойчивому развитию. Они применимы не только к оборудованию, требующему повторного использования и ответственной переработки, но и к таким ресурсам, как вода.

Хотя их прямое влияние на выбросы меньше, чем операционная эффективность, цикличность жизненно важна для восстановления важнейших полезных ископаемых, продления срока службы активов и более эффективного использования ограниченных мировых ресурсов.

Все три столпа зависят от точных измерений. Рассматривая объекты как развивающиеся системы и ориентируясь на целостное видение, отрасль может превратить сегодняшнюю проблему в постоянное улучшение.