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美国数据中心可能变得更脏,但至少它们会变得高效

就在你以为美国数据中心发电引发的担忧已经够严重的时候,特朗普政府又取消了对发电厂的排放限制。

The 网站还获悉,政府正在考虑取消对小型污染源(例如拥有现场发电设施的数据中心)的报告要求,这意味着新建数据中心产生的所有不受限制的排放物,甚至可能根本不会向公众披露。

不过,好在英伟达(Nvidia)正在通过改进数据中心能效来提供帮助,尽管这在很大程度上也是为了公司自身的利润考虑。

本期节目由主持人布兰登·维利亚罗洛(Brandon Vigliarolo)、系统编辑托拜厄斯·曼(Tobias Mann)和 IT 基础设施记者丹·罗宾逊(Dan Robinson)共同参与,他们将探讨这些进展,以及为什么煤炭在短期内可能不会作为数据中心的主要能源卷土重来。以下是经过轻微编辑的文字记录:布兰登:大家好,欢迎收听最新一期的 The Kettle 播客。我是 Reg 记者布兰登·维利亚罗洛。本周我们要回顾几篇关于数据中心能源的话题。人工智能正在推动美国各地大型数据中心的建设,人们也开始对此进行抵制。但美国国家环境保护局(EPA)最近的举措可能会让更多人被蒙在鼓里,同时以“进步”之名让污染变得更加容易。令人惊讶的是,一些缓解措施可能恰恰来自人工智能本身。

和我一起讨论这个话题的是系统编辑托拜厄斯·曼和记者丹·罗宾逊。欢迎两位。托拜厄斯·曼:很高兴来到这里。丹:……布兰登:那么托拜厄斯,我们先从本周英伟达在 AI 基础设施峰会(AI Infra Summit)上发布的消息说起。据说他们对一些旧技术进行了迭代,可以让数据中心变得更节能,是这样吗?

是的,这确实挺有意思的——一开始你可能会想:“Nvidia为什么要在意数据中心呢?”但实际上,数据中心对他们的收入来说是一个重要的瓶颈。因此,这突然成为了他们非常关注的重点;因为他们销售GPU的能力完全取决于数据中心是否有足够的电力供应,以及人们能否充分利用现有的电力资源。Brandon(18岁):没错。

自从去年这个时候起,DSX平台就开始逐步推出,这正是他们一直致力于推动的AI技术发展的一部分。过去几年里,他们一直在积极推广这一技术。这里有个好消息:过去几十年里,有很多新技术已经被开发出来。

其实,这个技术的核心思想是:随着芯片温度的升高,我们可以像管理智能手机一样来管理数据中心。也就是说,数据中心可以根据实际需求灵活地调整自身的运行状态(比如增加或减少功耗)。这样一来,就无需一直将空调开到最大功率,从而避免浪费电能。关键在于让数据中心内的各个组件能够互相通信,实现自动化控制;而这种自动化程度越高,数据中心就能根据工作负载的实际需求来自动调整自身的运行参数,确保所有系统都在最佳的工作范围内运行。这就是Nvidia开发DSX平台的初衷。

在这之前,我们只是听到了一些概念性的解释,听起来都很不错,但直到本周,我们才终于看到了实际应用中的具体案例,证明了这项技术确实能够发挥作用。

Brandon 54) 好吧,所以这并不是本周才发布的消息,更像是“嘿,没错,你们都知道这个东西存在,但这里有一些它在现实世界中实际运作的案例研究或示例。”没错。我的意思是,这确实是每个可能采用这项技术的人都需要看到的东西。因为我们见过这种技术的各种版本,声称所有设备都能互联互通。但实际上,如果你买了施耐德的产品,我们就无法与之协作,或者你必须通过我们的软件平台来运行,而某些功能会被锁定。现在的情况是,如果你身处英伟达的生态系统中——目前每个人都在其中。

无论是 Vertiv 还是施耐德,因为你必须购买他们的设备,而且为了部署这些 GPU 系统,你必须配备电源柜和冷却系统。现在每个人都加入了进来,所以你实际上拥有了一个所有设备都能真正互联互通的系统,并且可以实现这类自动化。我假设,这是通过人工智能实现的。

人工智能在这里是否充当了编排层的作用?相比于试图用更老派的方式让这些设备相互通信,现在有了机器学习作为顶层架构,这个问题是否变得更容易解决了?

我相信机器学习在这里发挥了作用。我不确定人工智能在多大程度上真正影响了该平台的运作方式。但我肯定它是有影响的。Brandon 20) 好的。

因为英伟达喜欢把人工智能硬塞进所有东西里,仅仅作为另一个宣传噱头。当然。

但他们给出的两个例子非常有趣,因为它们展示了你如何能从现有的可用容量中获得更多产出。而在另一方面。

并非所有数据中心都能一直处于满负荷运行状态。因此,他们还展示了如何在电力需求高峰期向当地电网回馈电力。在我们开始录制之前,我们讨论了伦敦夏季的热浪现象——这正是他们使用 DSX Flex 系统的一个典型例子:电力公司可以向数据中心运营商发送需求信号,表示“由于天气炎热,大家都需要使用空调,人们可能会提前回家或提前开启空调设备,因此我们需要大量电力,请削减你们的用电量”。对于锻造厂等需要通过简单开关来控制设备运行的场所来说,这种机制非常有效(只需点击几下按钮即可关闭部分设备)。但对于数据中心而言,情况就复杂得多:你不能简单地关闭机器,而必须关闭相应的应用程序或工作负载,并确保这些系统能够安全地“暂停运行”(即进入某种“待机状态”)。该平台的设计非常细致,能够自动识别哪些工作负载可以立即关闭、哪些必须继续运行、哪些可以迁移到其他数据中心,从而帮助维持电网的稳定。

Nvidia 认为,这一切带来的最大好处还是经济效益。虽然这对我们这些担心夏季停电问题的人来说听起来很棒,但从 Nvidia 的角度来看,如果他们能够回收部分分配给数据中心的电力(比如 30%),他们或许会批准建设一个功率为 150 兆瓦的数据中心——毕竟他们对于该数据中心实际需要多少电力(比如 50 兆瓦)仍不太确定。

虽然他们可能没有明说,比如“我们可以给你一百,但给不了你一百五十”。所以,情况就是这样,每多释放出一千瓦的电力,对英伟达来说都是增加营收的机会。

没错,确实如此。当然,正如你在报道结尾所提到的,英伟达此举也并非完全出于善意,对吧?这实际上是在为他们建立更强的锁定效应,对吧?正如你所说,那些使用其他芯片或其他设计(比如 AMD 之类架构)的公司,可能不得不发明他们自己的版本,因为英伟达正在创造机会,让人们在硬件上更深入地被锁定在英伟达的生态系统中。

没错。你知道,他们给出的另一个例子是与 Lambda Labs 合作开发的,叫什么来着?DSX MaxLPS。这个例子说明,通过了解数据中心内所有电力的流向,你可以让运行负载更接近设施的实际可用容量。因为通常情况下,传统做法可能只会运行在可用容量的 80%,这是为了防止开启的设备过多,或者出现冗余故障时,导致电力需求超过实际供应上限。而这种可见性让他们能够更接近极限运行。从经济角度来看,采用这种方案的客户会发现,他们可以在原本仅支持 16 个 GPU 节点的功耗范围内,运行 19 个 GPU 节点。这是一个巨大的经济驱动力,也是选择英伟达的一个非常有吸引力的理由。

他们正在围绕这家 NVIDIA 人工智能工厂构建一个“封闭式生态系统”(即一个高度集成的技术环境)。在这种架构下,同样的电力消耗(以兆瓦为单位)可以支持更多 GPU 的运行;同时,他们也可能说服电力供应商提供更多的电力供应——因为整个系统集成得非常紧密,所以不会遇到任何问题。

相比之下,如果选择 AMD 或其他人工智能芯片初创公司,虽然可以从 Schneider 等供应商那里获得一些技术支持,但这些技术可能仅适用于他们的设备,功能也会相对有限。因此,选择其他厂商就相当于在赌博。这就是他们的销售策略所在。

那么,一旦按照 NVIDIA 的技术规范建成了这样的人工智能工厂,是否还会冒险使用 AMD 的 GPU 呢?NVIDIA 明确表示,这些 GPU 可能无法与其他系统组件正常兼容(即无法与其他硬件或软件协同工作)。

由此可见,这种“封闭式生态系统”的构建确实存在一定的锁定效应(即用户难以更换供应商)。不过我不知道这种状况会持续多久——因为 NVIDIA 也意识到这种锁定效应可能会引发监管问题;但他们还是希望所有厂商都按照他们的标准进行开发。在某些情况下,他们确实会开放部分技术,让其他厂商能够使用其中约 80% 的技术,而自己则保留剩余的 20% 技术,并通过额外的功能来获得竞争优势(比如他们在 MGX 架构上的做法)。因此,我们有可能看到 NVIDIA 再次采取类似措施,以吸引更多数据中心采用他们的设计。不过目前还很难确定他们的真正目的——也许他们只是想借此阻止竞争对手进入市场。

是啊,走着瞧吧,对吧?我的意思是,总体来看,这似乎对数据中心的能源足迹有着净积极的影响,对吧?我们谈论的是提高运行效率,你知道的,从每一千瓦、每一兆瓦中获得更多产出。就数据中心而言,这似乎对能源问题是一个净积极因素。

我认为,我认为这绝对是我们应该前进的正确方向。从历史上看——我知道丹在过去几年里写过不少关于这方面的内容——这些节能功能往往得不到使用。它们确实存在,看起来也非常有前景,但当你运营一个服务客户的数据中心时,你会有很大的顾虑,担心无法满足服务等级协议(SLA)。

因此,启用这类节能功能所固有的风险一直在于,你可能会损失性能,可能会引入延迟,可能无法达到你的服务等级协议要求,从而导致你可能无法就已完成的工作向客户收费。而且在2022年、2023年之前,相对于我们现在所讨论的这类数据中心而言,功耗问题一直都还算温和。

当然,是的。没错,这是一个巨大的增长。有趣的是,我们现在似乎有机会利用人工智能来解决一部分在人工智能出现并引发这些问题之前并不存在的问题,对吧?所以我猜我们拭目以待吧。这里有一些好消息,但另一方面,我们最近看到了一些公告,使得数据中心的能源问题——至少在美国——看起来会变得糟糕得多。丹,你在八月下旬报道过一则关于空气污染公共报告要求拟议变更的新闻,是这样吗?

没错,确实如此。事情的经过是,他们提议取消联邦层面的相关规定,这些规定原本要求(企业)参与所谓的“小型污染源空气许可”程序。归根结底,这关系到当数据中心等设施可能造成污染时,是否需要向公众通报,以及公众是否能对此发表意见或拥有发言权。

目前,这项规定属于《清洁空气法》的一部分,但我认为他们想要废除这一点,并将其权力下放回州一级。因此,未来当有新的数据中心或其他设施建设时,是否要履行这些程序,将完全取决于地方当局是否愿意去执行。

那么,当我们谈论所谓的“小型”排放问题时,是指那些正在建设自有现场能源设施的数据中心,对吧?我的意思是,这并不是指电网连接,也不是指为现有电网进行的新建工程,还是说这里两者都涵盖了?

丹(21):是的,基本上是指任何可能向该地区增加额外污染的行为。

这可能不包括发电厂之类的大型设施,这就是“小型”一词的由来。但如今许多数据中心都在自行发电,除了它们必备的备用发电机外,实际上还拥有小型现场发电站。所以,这只是一种……他们将其包装为一种权力的收回、去监管化,以及消除不必要的监管。也就是人们必须遵守的所有那些“觉醒派”规则。

我正想说,我觉得田纳西州博克斯镇(Boxtown)的居民可能早就不同意这一切了。嗯,确实。

你知道,这些所谓的“便携式燃气发电机组”之所以被称为“便携式”,只是因为它们体积较大,可以被拖在大型半挂牵引车后面运输而已。那么,如果你看看 SpaceX 一年半前建造的 Colossus 数据中心的话,他们当时使用了大约 30 台这样的发电机组,因为他们正在等待与电力公司的 150 兆瓦级电力连接线路的建成。

我记得当时的数量其实更多吧?对,数量确实增加了;现在那里可能已经有 50 台甚至更多的这类发电机组了。

Tobias Mann:是的,数量确实增加了。但问题在于:在某段时间内(大概持续了一年左右),他们可以选择不安装那些能够减少污染、降低烟雾产生的空气处理设备,从而继续使用这些燃气发电机组。毕竟,法律并没有强制他们必须安装这些设备。

Brandon:没错,法律确实没有这样的规定。这些数据中心运营商在为自己的设施供电时,并没有义务选择更环保的发电方式。市面上有多种类型的燃气涡轮机,其中一些确实配备了污染控制技术,但并没有强制要求他们必须使用这些技术,而且这些设备的成本也更高。因此,如果他们只是想追求利润最大化的话,自然就不会选择更环保的方案。另外,由于这些发电机组的排放情况不需要向当地社区报告,他们就更没有动力去采取任何环保措施了。Dan,你知道这项法规是否已经正式生效了呢?还是说它仍在讨论中?

(注:根据对话内容,这项法规应该还在讨论阶段;作者提到“一个月前”才听说相关消息,因此可以推断该法规尚未正式生效。)我们之所以知道这件事,是因为一个名为环境保护网络的压力团体。这个团体实际上由前员工组成,他们之所以发出警告,是因为他们指出,除了温室气体之外,这些设施可能会排放额外的温室气体。实际上还有污染物,比如会生成雾霾的氮氧化物,以及可能含有的重金属和其他污染物,这些都不是很好的呼吸材料。

不,绝对不是。我的意思是,所以这仍然属于可能会使事情变得更糟的范畴。但在确实让事情变得更糟的范畴中,我不知道你们是否听说过本周有一次G20能源会议在休斯顿举行,环境保护局——我是说,它那个名字甚至不配叫环境保护局了——他们本周决定宣布取消这些拜登时代的发电厂温室气体要求,基本上取消了对发电设施的温室气体排放限制,对吧?

他们基本上在新闻稿中说,这将是一项节省成本的举措,预计将节省3100亿美元。他们还推出了一些额外的提案,旨在取消“所有剩余的发电部门温室气体标准”。他们称,这将节省额外的3700亿美元的直接合规成本,天呐,太棒了,对吧?但现在他们说,这可能会导致煤炭生产用于发电部门的增长10倍。所以基本上,我们正被重新引入到烟囱冒烟的城市时代、雾霾以及诸如重金属等等的时代,在这个名义上。

我认为这其中很大一部分可能都是为了支持人工智能产业而推出的,对吧?我的意思是,这就是目前大力推动电力供应的原因,对吧?那么,如果不是为了确保我们在当前与中国的所谓人工智能竞赛中获胜,美国政府为什么要放宽污染监管要求呢?是的。没错,这正是美国政府有时脱离电力行业现实的例子之一。

我们确实有可能看到煤炭使用量的增加。但我并不确定这一定会成为现实。其中的一个因素是,相对于其他电力来源,开采煤炭和维护这些设施的成本总体上正变得非常昂贵。但另一方面,美国的电力公司在投机市场上吃过太多次亏,以至于他们变得非常保守,保守到让人工智能行业感到恼火的地步。他们不想仅仅基于尚未实现的需求来增加产能。因为如果他们这样做,纳税人最终会承担一部分费用,但电力公司自己也要承担很大一部分成本,因为他们无法将全部成本转嫁给纳税人。这根本行不通。所以,尽管《银翼杀手》中那种天空漆黑、终年笼罩在橙色烟雾下的景象非常直观且令人震撼。

目前,燃料成本已经达到了一定程度,我不确定这是否一定会产生我们所担心的负面影响,但同样,我也不认为它一定会产生美国政府所期望的那种经济影响。

是的,我的意思是,特朗普长期以来一直吹嘘要让煤炭行业复兴,对吧?他声称自己将促使煤炭行业卷土重来。但这并没有发生,对吧?因为正如你所说,成本高得令人望而却步。许多矿井已经关闭,或者开采剩余煤炭的工作量越来越大。我希望你是对的。

Dan 37: 当然,有些燃煤电厂本来就应该被关闭的;但由于能源需求的持续存在,这些电厂反而被继续运行着。如果这些电厂仍然在运行,而且它们对环境法规的遵守要求也降低了,那么这无疑是一个负面的影响——尤其是当能源需求仍然充足、使得这些电厂能够继续运行时,同时新出台的环境法规对它们的约束也变得更少的话。另外,这也涉及到数据中心的能源供应问题:如果你自己建造数据中心并安装燃气轮机的话,短期内肯定不会有人愿意在数据中心旁边安装燃煤发电机吧。

Brandon 44: 对,这些燃煤电厂的“排队等待时间”(即安装新设备的等待时间)确实越来越长了。我无法想象所有人都能负责任地使用这些燃气轮机;因此,我们可能需要等待更长的时间才能获得更清洁的能源设备。实际上,人们已经开始将旧的喷气发动机改造为可以用来发电的涡轮机。众所周知,喷气发动机的能效非常高。

这里也有一个有趣的现象。目前争夺算力容量的竞争如此激烈,以至于在某些情况下,选择最高效燃料或能源发电机制的成本,反而次于首先将其部署上线。因此,我们也看到了天然气燃料电池的采用。这类似于你在NASA航天器上看到的技术,但这些设备不是靠氢气和氧气运行,而是主要通过天然气与氧气反应生成二氧化碳。温室气体排放大致与燃气轮机相当,但污染物往往少得多,因为没有燃烧过程。

所以这些系统不一定会产生那么多导致烟雾的排放物。缺点是它们的功率密度不高,因此需要大量的燃料电池,而且价格昂贵。

布兰登 28) 但如果你买不到燃气轮机,又想马上获得产能,人们就会这么做。

是啊。如果这些选项能更多一些就好了,对吧?它们的生产情况与燃气轮机相比如何?燃气轮机的排队很长,但这些燃料电池能否足够快地提高产量,从而成为更好的选择?

这目前还是个未知数。我想美国大概只有一两家公司真正制造这些设备。

Bloom Energy是主要厂商,像Nebius这样的大型新云服务商正在大规模部署它们,以便为数据中心供电,因为他们想要部署在连接性好但电力受限的地区。在这些情况下,往往把天然气管道引到大楼,比接入输电线路容易得多。没错。是啊。

是啊,事实上,就在这周有一份报告指出,建设额外基础设施、电网的能力,实际上正在阻碍数据中心的发展。

这速度已经超过了公用事业公司和电网运营商实际增加和建设新输电线路供电的速度。

是啊,我相信。我是相信的。我是说有很多项目在很多非常偏远的地区进行,你知道,那些需要大量输电。在我所在的密歇根地区,实际上没人在讨论建设数据中心,但很多人对此感到担忧。而我们这些懂行的人基本上都觉得,你们得冷静点。

这边根本没有输电线路。除此之外,也没有空间让人建设自己的配套电力设施。你知道,有很多受保护的土地,很多已被占用的空间,分区规划等等,都不允许这样做。但有很多像我这儿这样的地区,有空间,却没有输电线路。是啊,那些地区任君挑选,但你得自己解决供电问题。

明尼苏达州的赫曼敦,就在苏必利尔湖畔的德卢斯外围。水多,电力充足,土地便宜——却完全不受欢迎。

布兰登 51)受数据中心运营商欢迎?是啊。完全是。问题是我觉得很多人他们 不,不,是不受当地居民欢迎。所以是啊。

布兰登 00)他们不想要这些东西在这儿。我是说,这儿的人不想要,那儿的人也不想要。没人想要这些东西在自家后院,但我越来越觉得我们没地儿可躲了。不知道会怎样。丹,我想你挺幸运的,不用在这儿应付这些放松管制的事。希望你们那边空气能保持清新点。你知道,我希望托比亚斯说得对,近期不会冒出一大堆燃煤电厂。

丹 26)是啊,我们这边已经淘汰了所有燃煤电厂,但能源短缺,我们拥有西欧最贵的能源,如果不是整个G7中最贵的话,就在英国。而且数据中心一点也不缺。

这里有很多的数据中心,而且我知道至少有三个新的正在建设中,都在我住处周围约20英里半径范围内,就在伦敦以北。所以它们正在到来。人们担心供应它们的能源从哪里来。完全同意。

我想这里是个适合我们下注的地方。哪个会先实现?小型模块化反应堆,还是规模化的太空数据中心?

哈哈哈 我的天。是啊。我不想在这两者中的任何一方下注,因为我不知道我能不能活着看到它们中的任何一个实现。如果小型模块化反应堆胜出,我会很高兴,因为那意味着会有更多安全的核能应用在更多地方。但我靠,我不觉得这会很快发生。

Tobias Mann 45) 如果你觉得数据中心的“邻避效应”已经很糟了,等着瞧吧,等到你把核反应堆装在它们旁边的时候。

我无法想象人们会喜欢这样,即使它相对安全,毕竟我们已经不在三哩岛-切尔诺贝利那个核能时代了。但我认为很少有人真正费心去学习了解这一点。

所以,不管怎样,我们都会在这里的《The Kettle》为你们报道一切,希望你们能继续关注。