資料中心進化論：華為帶來的三個路標與新可能

我曾採訪過一位華裔科學家，對方向我講述了一段往事，至今印象深刻。

上個世紀八十年代，這位科學家赴美留學，作為加入頂級人工智慧實驗室的為數不多的華裔學生，被邀請為微軟的資料中心進行物聯網改造，目的是實現能耗監控與調優。而當時，中國的計算資源主要運用於少數科研機構，還沒有像樣的機房建設標準，精密的溫控措施更是無從談起。

第一次看到超大規模的資料中心，這位科學家內心受到的震撼可想而知。

不得不承認，很長一段時間以來，中國都是資料中心的跟隨者、學習者。不過，以人工智慧、5G、雲端計算為主導的第四次工業革命正蓄勢待發，必將推動資料中心發生深刻變革。而這一次，更先進的資料中心有望正誕生於中國，由中國科技企業來打造。

2022年5月26日，華為下一代資料中心釋出會在東莞松山湖舉辦，面向全球釋出了下一代資料中心理念及全新供電解決方案電力模組3.0。華為高階副總裁、資料中心能源軍團CEO楊友桂正式提出下一代資料中心的四大特徵應當包含：低碳共生、融合極簡、自動駕駛、安全可靠。

相信很多人心中都充滿好奇：為什麼“下一代資料中心”必須符合這些要求?華為憑什麼引領全球資料中心的飛躍?下一代資料中心又將給方興未艾的數字經濟帶來哪些影響?

當前，人類社會正在加速邁向以智慧技術、大資料、雲端計算等為先導產業的智慧工業新時代。要理解資料中心的演化之路，還是要回到第四次工業革命的本質，看到資料中心從“原工業化”走向 “新工業化”的必然與邏輯。

資料中心只待今朝：從原工業化邁向新工業化

1972年，美國經濟學家富蘭克林·門德爾斯《經濟史雜誌》發表的論文中，提出了一個新的術語——“原工業化”(Proto-Industrialization)，指的是工業化之前小規模、分散性的小型農村工業。而一直到上個世紀下半葉，資料中心都處於“原工業化”的階段。

1946年第一臺計算機ENIAC誕生，佔地達170平方英尺，耗電140～150kW。這段時間裡，資料中心仍然是原始的。大多數資料中心只有一扇安全門，冷卻需要巨大且昂貴的通風口，也被稱為存放計算設施的大型農場(Server farm)，還會因為電線過熱而導致火災。

從上個世紀八九十年代開始，網際網路的繁榮也帶動了現代資料中心的興起，開始有了專門的人員進行集中維護，並關注計算效率和運維資源管理等重要問題，資料中心的建設熱潮一直持續到新世紀。這種單純強調經濟發展的傳統工業化視角，也帶來了新的問題——成千上萬臺伺服器需要大量電力消耗來執行並保持冷卻，對環境的破壞隨之而來。

傳統的工業化路線較少考慮到全球視角和環境可持續性，全世界都在呼喚一種新的可持續的發展模式。因此，聯合國在《變革我們的世界：2030年可持續發展議程》中，提出了“促進包容和可持續性的工業發展”的目標，呼籲所有國家升級基礎設施，改進工業以提升其可持續性，提高資源使用效率，更多采用清潔和環保技術及產業流程。

作為智慧世界和數字經濟的基礎設施，資料中心自然也要遵循包容性和可持續的工業發展之路，開啟新工業化征程。

在這個過程當中，中國有能力也必將成為先行者和領導者。一方面，中國的工業化程式非常迅速，在短短二三十年間就達到了世界先進水平，在智慧技術、數字經濟上也處於領先身位，這使得資料中心得以在中國快速迎來新的發展週期;另一方面，中國在工業化探索很早就意識到傳統西方工業化老路是走不通的，更加重視如何透過創新實現包容的可持續工業化，這使得環境友好、技術領先、社會效益與公平的資料中心能夠紮根於此。

“包容、可持續、工業發展”是全球共識，也是第四次工業革命的三個路標。那麼，怎樣的資料中心才符合這三個需求呢?作為全球領先的ICT公司，華為經過長期的產業實踐與技術探索，率先點亮了資料中心邁向未來的三個路標。

路標1：綠色低碳的可持續之源

《2030年可持續發展議程》中，將“可持續”作為接下來全球發展的重中之重，強調工業的增長不能以資源的過度消耗和生態環境破壞為代價，節能降碳成為社會所有行業的共同使命。

隨著全球資料中心產業進入新一輪快速發展週期，資料中心的耗能問題，也成為大眾關注的焦點。中國出的臺的《全國一體化大資料中心協同創新體系算力樞紐實施方案》中，明確提出促進資料中心綠色可持續發展，加快節能低碳技術的研發應用，要求到 2025 年新建大型資料中心 PUE 低於 1.3，資料中心低碳化成為必然趨勢。

華為很早就看到了綠色資料中心的戰略意義和社會價值。面對高能耗、高資源消耗的挑戰，在“下一代資料中心”中給出了清晰有力的答案，將“低碳共生”作為首要目標，透過“全綠色、全高效、全回收”，實現資料中心與自然環境的和諧共生，促進可持續發展。

不過，資料中心的節能減排並不容易實現，谷歌甚至將資料中心實現無碳能源命名為“登月計劃”，足見其技術難度之大。同樣面對這一需求，華為也選擇了用技術給出確定性的回應，在資料中心的建設到運維中都透過技術創新實現節能減排。

首先是開源，從源頭實現綠色化。

電力方面，規模使用光電、風電、水電等綠色電力，部署分散式光伏，可以降低資料中心碳排放 1～2%;水資源上，儘量減少清潔水的使用，透過新型冷卻技術，減少水冷降溫對水資源的消耗;土地資源集約化利用，最大化發揮土地價值，讓每一平方土地產生更多算力。另外，透過技術手段更大程度使用自然冷源，降低氣候依賴。

其次是節流，高效利用多種資源。

傳統資料中心往往將“PUE”作為電能效率指標，單一指標難以完整反映資源利用情況，隨著液冷和背板冷卻等多種創新節能技術的應用，華為在下一代資料中心中推動包含PUE、CUE、GUE、WUE等多維評價體系，以全面反映並最佳化資料中心用水、用電、用材效率。以華為幫助三峽集團建設的華中地區最大的綠色零碳資料中心為例，其全部採用三峽的綠色水電，採用高效溫控、高效供電裝置，達到高能源利用效率，實現資料中心的可持續發展。

第三是回收，餘熱、材料等資源回收最大化。

歐洲可持續基礎設施聯盟(SDIA)已將熱回收列入路標，也是下一代資料中心的重要特徵之一。華為在瑞典建設的某8MW資料中心，就實現了全熱回收，18～26℃供水給附近工廠採暖;天津某資料中心使用機房冷凍水餘熱二次提溫替代市政供熱，減少煤炭或天然氣能源的消耗。同時，裝置的元器件、單板、部件、輔料等採用綠色可回收新材料，這種新型綠色建築能夠讓資料中心邁向低碳迴圈經濟。

走向以綠色低碳迴圈為主的新型可持續發展模式，是下一代資料中心的題中之義，也展現出華為和中國佈局算力產業的遠見卓識。

路標2：極簡高效的發展之路

技術創新所帶來的效率最佳化，是數字經濟發展、現代社會變遷所必不可少的增長動能。對於資料中心來說，需要經歷選址、規劃、設計、施工、除錯、測試驗證、驗收、運維等一系列複雜過程，施工流程冗長，過程中很容易受到各種不確定因素的影響，出現效率低下的問題。

“東數西算”工程的推進，促使資料中心逐步從分散走向區域集中，遷移到中西部地區進行大型化、規模化的建設，規模持續變大，複雜度不斷提升。

融合極簡的高效發展之路，是華為給“下一代資料中心”設定的第二個路標。

對於機房，提高建設效率——

華為採用機房模組化架構，改變了資料中心的建築形態和建設模式，將機櫃、溫控、供電、監控、消防等子系統整合到一個模組內，按需部署、快速組裝、即插即用，從而滿足雲資料中心時代的業務快速上線訴求，實現資料中心的動態可調整、彈性可擴充套件。1000櫃的資料中心建設週期從18個月以上減少至6～9個月，縮短50%。在深圳的一個資料中心，採用華為預製模組化方式建設，從設計到上線只花了5個月半的時間。

對於供電，提高部署效率——

供電系統是資料中心的“心臟”，傳統大型資料中心的供電系統裝置多而雜，安裝除錯複雜，帶來諸多風險和交付難度。隨著 IT 機櫃功率密度越來越高，供電系統革新迫在眉睫。華為下一代資料中心從全鏈路綜合考慮，進行創新，使供電系統達到最簡。比如將光伏逆變器和儲能變流箱的與不間斷電源系統進行融合創新，構建新的中壓不間斷電源系統，用一套系統同時接入市電、光伏和儲能，融合市電整流逆變、光伏逆變、儲能三大功能，使供電鏈路的複雜度大幅降低。在裝置端，將原來分散部署的裝置進行一體化融合整合，對系統進行空間重構，有效地降低現場交付難度，交付時間從2個月縮短至2周。

此次釋出的全新一代電力模組3.0解決方案，打造更為省地、省電、省時、省心的資料中心供電系統，相對於傳統方案，能夠交付時間縮短75%，電能損耗降低70%，節省佔地近50%，SLA故障降低38%。

對於溫控，提高冷熱交換效率——

資料中心規模化、高密化的趨勢，對溫控系統提出的更高的要求。過去大型資料中心溫控主要採用機械製冷的方式給資料中心提供冷量，以冷凍水為例，就存在建設週期長、換熱效率低、後續維護難等挑戰。華為在下一代資料中心將多部件融合成一個模組，做到一模組一系統，有效縮短安裝交付週期和運維難度。

同時，直接利用自然冷源給資料中心降溫，從多次熱交換變成一次熱交換，縮短製冷鏈路，提升製冷效率。同時，針對人工智慧、超算等超高功率計算場景，實現了貼近熱源製冷，直接從晶片上帶走熱量，最大化提升製冷效率。

融合硬體裝置，實現架構和關鍵子系統極簡，全新的建設思路，才能匹配資料中心行業的未來趨勢，為數字經濟注入高效發展的源動力。

路標3：AI助推更包容的數字之變

社會包容的可持續工業化，強調以人為本，發展的目的是推動經濟增長、社會進步、人民幸福等在內的人類全面發展。在數字經濟發展的過程中，大量服務依託於規模化的資料中心園區完成，更具包容性的資料中心，必須以安全、便捷為基礎。

試想一下，如果幾十萬櫃的資料中心出現安全問題，資料安全與流通得不到保障，自然無法保障一個國家及其人群公平順暢地享用數字服務。而萬櫃級園區的系統複雜程度指數級增加，依靠人工運維不僅效率低下，工作負擔沉重，還可能存在操作失誤的風險。

讓所有人能夠安全、便捷地進入數字時代，華為基於過去30年在通訊領域積累的安全相關經驗，對資料中心進行了一系列升級。

一方面，推動從器件到DC的架構安全，構築全方位的安全防線，最大程度地保障部件可用性和系統可靠性。比如產品的模組化全冗餘設計，可以將冗餘的部分做到最小，又實現無單點故障。線上熱插拔設計，支援所有模組5分鐘熱插拔維護。

另一方面，充分釋放AI技術的潛力，將人從繁雜的壓力中解放出來。AI助力資料中心實現自動駕駛。透過運維自動，5分鐘完成2000機櫃巡檢;透過能效自優，1分鐘內從140萬個演算法組合中推斷出最佳冷卻策略，實現從製冷到“智”冷;透過運營自治，最大化挖掘資源價值。同時，基於大資料和AI技術，實現部件到系統的預測性維護和主動安全。比如對於關鍵器件和易損部件，如電容、風扇等，做到基於AI的壽命預測，提前告知器件的失效時間，真正減少事故隱患。

以人為本是技術發展的必備之路，很早就不斷打造安全、效能優勢的華為，顯然在資料中心領域找到了自己的位置。

加速奔跑：華為給全世界帶來的數字風景

距離2030年還有不到十年的時間，世界各國在發展數字經濟、推動資料中心基礎設施建設的時候，都要將“包容與可持續的工業發展”的三個要素納入考量：工業化，是推動經濟增長的動力;社會包容，是平等公平與安全的基礎;環境可持續，是工業化繁榮與自然生態的平衡。

而下一代資料中心，恰好位於數字工業化、社會包容性、環境可持續的交匯處，或許不是巧合。面向第四次工業革命，華為能夠率先引領資料中心升級，究其原因，源於三個層次的突破：

1.視野突破。率先打破資料中心的傳統發展模式，提出面向可持續發展、融合新興技術的新事物，進而登上未來時代的舞臺。

2.技術突破。軟硬體全方位的技術突破，帶來領先的技術解決方案，釋放數字生產潛力與活力。

3.模式突破。透過軍團模式，端到端靈活快速地響應客戶需求，將下一代資料中心的價值持續釋放給生態夥伴，帶動相關方的能力進步，共同解決行業難題，涓涓細流最終匯聚成龐大的產業變革勢能，才能開啟資料中心發展新時代。

以此為基礎不難預測，下一代資料中心將引領我們看到怎樣的風景：

首先是產業升級加速，為下一代資料中心建設提供思路與實踐參考，新型數字基礎設施落地部署，成為全球數字轉型的支撐力量。

接下來，隨著下一代資料中心輸出綠色、普惠算力，助力區域經濟高質量轉型，尤其是中西部地區迎來嶄新的數字機遇，真正助力社會包容和可持續發展。

更進一步，資料中心支撐AI、大資料、雲端計算等先進生產工具產生的數字生產力，進入每一個實驗室、每一家企業、每一個行業，多領域的科技創新成為可能，帶來新一輪增長，將對社會進步、人民幸福產生深遠的影響。

這也是為什麼，資料中心急需要完成向“包容與可持續工業發展”的飛躍，以應對正在到來的第四次工業革命。這個過程中，經濟、社會、環境如何從數字技術中得到充分的滋養?這是行業難題，也是有識之士的機遇與責任。這一次，時代將試卷放在了華為面前，放在了中國ICT產業面前。

隨著下一代資料中心的釋出，華為正在用自己的知與行，奔跑在時代洪流的最前端。