Zrównoważone projektowanie centrów danych
PixabayW zeszłym miesiącu Microsoft zaprezentował deklarację Datacenter Community Pledge, zwracając uwagę na to, że centra danych są nie tylko podstawą nowoczesnych technologii, ale także siłą napędową dla dobra społeczności, którym służą. Zgodnie z tym zobowiązaniem, w Microsoft zdają sobie sprawę z ich kluczowej roli w ochronie i uzupełnianiu zasobów słodkiej wody zarówno w regionach, w których działa, jak i na całym świecie.
Dlatego jednym z kluczowych pytań, które Microsoft zadaje sobie każdego dnia, jest: jak dalej oszczędzać wodę, jednocześnie zaspokajając rosnące zapotrzebowanie klientów na innowacje w zakresie chmury obliczeniowej oraz sztucznej inteligencji?
W centrach danych woda jest wykorzystywana przede wszystkim do chłodzenia i nawilżania. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na wysokowydajne aplikacje chmurowe oraz AI w ciągu ostatnich kilku lat, by napędzić aplikacje klientów i umożliwić nową granicę odkryć i innowacji, wzrosło również zapotrzebowanie na moc układów scalonych – podstawowych elementów składowych przetwarzania w chmurze i AI – które znajdują się w szafach i serwerach centrów danych. Jako że zaawansowane układy zazwyczaj wykorzystują więcej mocy, generują również więcej ciepła. Dlatego też, aby zapobiec ich wadliwemu działaniu, potrzebne jest bardziej intensywne chłodzenie, które zawsze wymagało użycia wody.
Chcąc zaoszczędzić wodę potrzebną do prowadzenia działalności, co jest kluczowym krokiem w kierunku osiągnięcia przez firmę celu, jakim jest uzyskanie dodatniego bilansu wodnego do 2030 r., Microsoft wprowadza innowacje wszędzie – od budynków centrów danych po układy scalone. Wszystkie te działania przynoszą znaczące rezultaty. Intensywność zużycia wody (zużycie wody na kWh) zmniejszyła się o ponad 80% od pierwszej generacji centrów danych na początku XXI wieku do obecnej. To dowodzi, że możliwe jest znaczne zmniejszenie zużycia wody przez centra danych w przeliczeniu na każdy kilowat mocy, nawet w miarę rozwoju infrastruktury chmurowej.
Obecnie Microsoft dzieli się informacjami na temat dwóch obszarów, na których skupia się w celu dalszego zmniejszania intensywności zużycia wody:
- oszczędzanie wody na każdym etapie działalności oraz
- innowacyjne technologie, które zmniejszają jej ilość potrzebną do chłodzenia.
Oszczędzanie wody na wszystkich etapach działalności
We wszystkich lokalizacjach Microsoft pracuje nad zmniejszeniem ilości wody potrzebnej do chłodzenia. Obejmuje to obsługę centrów danych w temperaturze, która pozwala nam na chłodzenie powietrzem zewnętrznym przez większość roku, zmniejszając potrzebę chłodzenia otoczenia i oszczędzając wodę na każdym etapie codziennych operacji.
W centrach danych Microsoft pracuje nad ograniczeniem do minimum ilości wody pobieranej z miejskiego systemu wodociągów. Dotyczy to zarówno praktyk oszczędzania wody w istniejących centrach danych, jak i nowych projektów centrów danych, które są zoptymalizowane pod kątem obsługi obciążeń AI i nie wykorzystują wody do chłodzenia.
Microsoft dokonuje systematycznych kontroli centrów danych, w celu wykrycia niewydajności oraz obszarów, w których projekt i codzienne użytkowanie nie są ze sobą kompatybilne. Przeprowadzony w 2022 r. audyt zaowocował ukierunkowanymi usprawnieniami, które wyeliminowały 90% przypadków nadmiernego zużycia wody. Ponadto tworzy zaawansowane modele prognostyczne, które pomagają nam przewidzieć zapotrzebowanie na wodę w oparciu o dane pogodowe i operacyjne w czasie rzeczywistym. Porównanie przewidywanych potrzeb z rzeczywistymi schematami zużycia pozwala nam szybko zidentyfikować nieprawidłowości, takie jak wycieki wody, które w przeciwnym razie mogłyby pozostać niezauważone.
Chcąc zmniejszyć zapotrzebowanie na słodką wodę z miejskich systemów wodociągowych, Microsoft stosuje strategie ochrony, które są dostosowane do bioregionu centrów danych. Na przykład w Teksasie, Waszyngtonie, Kalifornii i Singapurze Microsoft rozszerzył wykorzystanie wody odzyskiwanej i pochodzącej z recyklingu. Ponadto w Holandii, Irlandii i Szwecji zbiera wodę deszczową, a także wprowadza te możliwości do nowych centrów danych w Kanadzie, Wielkiej Brytanii, Finlandii, Włoszech, RPA i Austrii.
Innowacyjne technologie ograniczające zużycie wody potrzebnej do chłodzenia
Kluczowym czynnikiem w strategii wodnej Microsoftu są innowacyjne technologie chłodzenia. Szybko rozwija sprawdzone rozwiązania w portfolio centrów danych. Obejmuje to również rozwiązania, które zapewniają chłodzenie bezpośredniego źródła ciepła – samego układu scalonego.
Najlepszym przykładem tego są zimne płyty: technologia chłodzenia bezpośrednio na chipie, która zapewnia wymianę ciepła w systemie zamkniętej pętli. Zimne płyty odprowadzają ciepło skuteczniej niż tradycyjne chłodzenie powietrzem, bezpośrednio chłodząc krzem, a następnie recyrkulując płyn chłodzący, podobnie jak chłodnica samochodowa. Tego typu rozwiązanie znacznie poprawia wydajność chłodzenia i umożliwia bardziej precyzyjną kontrolę temperatury w porównaniu do tradycyjnych metod.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Aby wykorzystać zwiększoną wydajność oferowaną przez zimne płyty, Microsoft rozwija projekty centrów danych nowej generacji, które zoptymalizowane będą pod kątem bezpośredniego chłodzenia układów scalonych, co wymaga ponownego opracowania rozmieszczenia serwerów i szaf, tak aby dostosować je do nowych metod zarządzania temperaturą, a także energią. Do chłodzenia istniejących centrów danych wykorzystuje innowacje, takie jak „sidekick”, czyli system chłodzenia cieczą, którego obecnie używa przy stojakach z chipami Microsoft Azure Maia AI Accelerator, cyrkulując ciecz w celu odprowadzenia ciepła z zimnych płyt przymocowanych do powierzchni chipów.
Microsoft udoskonala również technologie zimnych płyt poprzez działania w zakresie mikrofluidyki – technologii, która wprowadza chłodzenie wewnątrz krzemu poprzez integrację maleńkich kanałów cieczy w projektach chipów. Zintegrowanie chłodzenia cieczą wewnątrz układu sprawia, że chłodziwo znajduje się tuż obok procesorów, co przekłada się na jeszcze większą wydajność i precyzję.
Najnowsze projekty centrów danych są zoptymalizowane pod kątem obsługi obciążeń AI bez zużywania wody do chłodzenia. Aby osiągnąć ten cel, Microsoft wdraża rozwiązania chłodzenia na poziomie chipów, zapewniając precyzyjną zmianę temperatury tylko tam, gdzie jest to potrzebne i bez konieczności parowania. Za sprawą tych innowacji może znacznie zmniejszyć zużycie wody przy jednoczesnej obsłudze szaf o większej pojemności, co pozwala uzyskać większą moc obliczeniową na stopę kwadratową w centrach danych.
Zmniejszenie światowego zużycia wody poprzez partnerstwo, inwestowanie w uzupełnianie jej zapasów
Celem jestnie tylko rozważenie, w jaki sposób może zmienić działania, aby zmniejszyć ślad wodny, ale także w jaki sposób ta praca może przynieść korzyści klientom i partnerom realizującym podobne cele. W tej podróży istotną rolę odgrywa 5 filarów: redukcja, uzupełnianie, dostęp, innowacje i strategia.
W ciągu ostatniego roku Microsoft znacznie rozwinął program odnawiania zasobów wodnych, zwiększając prawie dwukrotnie portfolio projektów uzupełniania zasobów wodnych do ponad 49 projektów na całym świecie. Łącznie mają one szansę uzupełnić ponad 24 000 basenów olimpijskich przez cały okres ich trwania. Microsoft zrealizował również cel w zakresie dostępu do wody do 2030 r., aby zapewnić 1,5 mln osób dostęp do czystej wody i usług sanitarnych.
Dodatkowo Microsoft pracuje nad zmniejszeniem globalnego zużycia wody poprzez współpracę z klientami, partnerami, lokalnymi społecznościami i gminami w celu rozwoju infrastruktury i polityki wodnej na całym świecie. Ze względu na to, że korporacyjne podejście do gospodarki wodnej zazwyczaj pozostaje w tyle za inwestycjami w redukcję emisji dwutlenku węgla, bierze czynny udział w promowaniu skutecznych i nowatorskich działań w zakresie gospodarki i polityki wodnej.
Niektóre z projektów rzecznictwa obejmują:
- służbę w koalicji na rzecz zwiększenia ponownego wykorzystania i recyklingu wody w całych Stanach Zjednoczonych,
- finansowanie projektów wspierających narody plemienne i rządy stanowe w zwiększaniu bezpieczeństwa wodnego,
- wsparcie badań, analizy i działań na rzecz wody w Komisji Europejskiej.
Źródło: Microsoft
