正在部署的微軟海底資料中心
50年前人們將視線瞄準雲端之上的月球，今天，微軟又將目光沉入萬里之下的深海。近日，微軟宣佈，在蘇格蘭奧克尼群島附近的一片海域，一個集裝箱大小的海底資料中心已經開始運轉。
在雲端計算中，資料中心擔任著不可取代的角色，為了降低運營資料中心帶來的大量能耗，微軟於2014年開啟了Natick專案，探索在深海底部建立資料中心的可能。如今這個專案已經進入了第二階段，微軟嘗試運用潛艇技術和可再生能源開發新型海底資料中心，為沿海城市提供高速度、低能耗的雲服務。
一、探索大洋深處
資料中心在今天的重要性已經不言而喻，它是網際網路的核心，是雲端計算的物理依託，也是人們利用規模經濟效應，安全地儲存和處理資料、訓練機器學習模型、執行人工智慧演算法的地方。
近年來，越來越多的企業將網路和計算需求轉移到雲端，智慧手機、機器人等裝置也大量地進入人們的生活，計算行業對資料中心的需求呈指數級增長，資料中心正迅速成為21世紀基礎設施的重要組成部分，現有的資料中心已經遠遠無法滿足人類的需求。
海底資料中心的想法最初是在微軟的年度創新活動“ThinkWeek”中提出的，希望可以利用海水冷卻伺服器達到降低能耗的目的。除此之外，這個專案還具有多重優勢，世界上有一半以上的人口生活在距離海岸約120英里以內的區域，將資料中心部署在沿海城市的附近水域可以極大地縮短資料與使用者的距離，使AI驅動技術能夠為人們營造更加流暢、真實的使用者體驗，滿足人口密集區域對雲端計算基礎設施的大量需求。
微軟Natick專案團隊
目前，Natick專案由微軟全球資深副總裁、微軟研究院新體驗與新技術部（New Experiences and Technologies，簡稱NExT）負責人Peter Lee所領導的團隊負責實施。專案最初於2014年7月啟動，團隊在實驗室裡用了短短12個月的時間就完成了概念原型機的製作，然後將機器部署到了加州附近一塊風平浪靜的淺水海域。
經過了105天在海底的平穩執行，原型機在可行性上驗證了海底資料中心的設想。Natick專案團隊深受鼓舞，開始了專案的下一階段，嘗試在蘇格蘭附近的歐洲海洋能源中心部署一個完整的、五年免維護的資料中心。
近日，隨著部署在歐洲海洋能源中心的北島資料中心的執行，微軟Natick專案又迎來一個新的里程碑。這個階段的研究工作將為期一年，旨在探索環境可持續型預裝資料中心的製造和運維方法，以及在物流、環境和經濟上的可行性。根據設想，資料中心的每個單元可以按尺寸定製，並且做到快速部署。
微軟CEO薩提亞·納德拉稱Natick專案極具探索性，但很有可能為微軟的核心業務做出重要貢獻，甚至為整個計算機行業帶來變革。
二、“潛艇式”資料中心
執行在海底的資料中心跟潛艇之間存在很多相似之處。本質上，潛艇是一種大型抗壓容器，裡面安裝了各種基礎設施，包括用於艦艇管理的複雜資料管理系統等，這些系統需要滿足潛艇對於電力、體積、重量、熱平衡和冷卻等各方面的嚴格要求。
為了能夠建造這種類似潛艇的資料中心，微軟與擁有400年悠久歷史的法國Naval集團進行合作。Naval集團在軍艦、潛艇的工業設計、製造和維護，以及海洋能源應用等方面都擁有全球領先的專業技術。
Naval集團將通常用於潛艇冷卻的熱交換系統加以改造，用於海底資料中心。系統通過管道將海水直接通過伺服器機架背面的散熱器，然後排回大海。資料中心排出的熱海水可以很快與周圍水流融合冷卻。
正在裝配的海底資料中心
這個長40英尺，擁有12個機架，搭載了共計864臺伺服器和相應冷卻設施的資料中心在法國完成封裝、檢驗。為了最大程度地利用現有的物流供應鏈來進行運輸，這個資料中心的尺寸被設計成與船舶、火車和卡車運輸中使用的集裝箱大致相當。
團隊用一輛18輪的平板卡車將資料中心從法國運送到蘇格蘭奧克尼群島。在那裡，資料中心被安裝到一個填滿壓艙重物的三角形基座上，然後緩緩沉入117英尺之下的巖質海床。海底資料中心通過鋪設的海底電纜與陸上操作中心相連。
三、可持續發展
微軟海底資料中心的部署地——歐洲海洋能源中心是潮汐渦輪機和海浪能量轉換器的實驗場地，這些裝置可藉助海水的流動產生電力。在那裡，潮汐速度最高可達每小時9英里，海面週期性地洶湧著10英尺高的巨浪，如果遇到風暴，海浪高度可飆升到60英尺以上。
同時，海岸上還有高聳的風力發電機和佈滿屋頂的太陽能電池板，它們每天以100％可再生能源的方式為島上10,000名居民提供豐富的電力。海底資料中心的電力供應也將來源於這些可再生能源。滿負荷執行時，資料中心的功率將低於250千瓦。
蘇格蘭奧克尼群島上的風車
微軟希望資料中心可以做到電力自給自足，而將資料中心建在海洋可再生能源設施附近只是這一願景的第一步。未來，這樣的資料中心將部署在資料所能觸及的任何地方，滿足所有客戶對計算能力的需求。這樣，在一些缺乏可靠電力供應的地區就無需配備昂貴的備用發電機來應對電網故障等情況。
海底資料中心可以藉助大洋深處提供的不間斷免費冷卻系統節省大量的成本，同時還可以促進海上風力發電場、潮汐渦輪機組等海洋可再生能源行業的共同發展。
在接下來的12個月裡，Natick專案團隊將密切監測海底資料中心，詳細記錄功耗、溼度、聲音強度和溫度等各個方面的資料。
目前，Natick專案仍然處於研究階段，需要通過目前階段的實驗，確定在人口密集區域周邊運營集裝箱式海底資料中心的經濟可行性，為這個需求急劇增長的世界提供更便利、更經濟、更快速、同時對環境更友好的雲端計算服務。
微軟全球資深副總裁Peter Lee表示，“不管海洋資料中心最終能否成功，我們都能從研究過程中學到很多東西。這個過程中我們瞭解到的關於磁碟故障、機架設計、冷卻系統機械工程等方面的知識都將對常規資料中心的建立和運營產生幫助。”