人工智能的快速發(fā)展帶來了前所未有的算力需求，而數(shù)據(jù)中心作為算力基礎(chǔ)設(shè)施，也面臨著全新的挑戰(zhàn)。如何打造更加高效、更加韌性、更高適用性與更可持續(xù)的智算基礎(chǔ)設(shè)施，是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心行業(yè)面臨的一個(gè)重要課題。
近日，施耐德電氣全球數(shù)據(jù)中心科研中心總監(jiān)、愛迪生專家林密在行業(yè)會(huì)議上針對(duì)人工智能的市場規(guī)模、屬性、發(fā)展趨勢(shì)、對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的影響以及應(yīng)對(duì)策略等方面，闡述了施耐德電氣對(duì)此的探索和思考。
智算引領(lǐng)算力產(chǎn)業(yè)變革
進(jìn)入2023年，以ChatGPT為代表的人工智能大模型應(yīng)用層出不窮，越來越多的企業(yè)和個(gè)人開始關(guān)注并使用大模型工具。智算中心作為面向人工智能的算力基礎(chǔ)設(shè)施，也成為了數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)投資建設(shè)的熱點(diǎn)。
一般來說，人工智能算力主要可以分為“訓(xùn)練”和“推理”兩種，它們有著不同的特點(diǎn)和需求。“訓(xùn)練”是通過使用大量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來訓(xùn)練一個(gè)模型，該過程需要依賴高性能的智能芯片(比如GPU)，以追求訓(xùn)練時(shí)間和成本的優(yōu)化，但對(duì)時(shí)延和彈性的要求不高。“推理”則是用訓(xùn)練好的模型來處理新的數(shù)據(jù)，比如語音識(shí)別、圖像分析、智能工廠、無人駕駛等，相比訓(xùn)練的需求，推理的算力密度較小，但由于直接面向應(yīng)用場景，對(duì)時(shí)延和彈性的要求非常高。
在介紹人工智能的市場規(guī)模和分布時(shí)，林密表示，人工智能的訓(xùn)練負(fù)載和推理負(fù)載因其不同特性，對(duì)智算中心也有不同的需求。訓(xùn)練主要是在大型、超大型的集中式數(shù)據(jù)中心進(jìn)行，推理則需要部署在貼近用戶側(cè)的數(shù)據(jù)中心和邊緣數(shù)據(jù)中心。
根據(jù)施耐德電氣的研究和推演數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前人工智能的負(fù)載占整個(gè)數(shù)據(jù)中心負(fù)載的8%，其中邊緣的 AI 負(fù)載占比為5%。預(yù)計(jì)到2028年，人工智能的負(fù)載將占整個(gè)數(shù)據(jù)中心負(fù)載的15%到20%，同時(shí)，隨著更多人工智能應(yīng)用的普及，更多的算力也會(huì)更多地部署在分散的邊緣數(shù)據(jù)中心，邊緣數(shù)據(jù)中心的 AI 負(fù)載在智算負(fù)載中的占比將增長至50%。
此外，人工智能的算法也在不斷迭代。以ChatGPT為例，從 GPT-3 到 GPT-4，參數(shù)數(shù)量、訓(xùn)練時(shí)間、能耗等都增加了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)算力的需求也更加龐大。
數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施面臨的挑戰(zhàn)
人工智能算力需求對(duì)數(shù)據(jù)中心的挑戰(zhàn)是全方位的，智算中心是為滿足人工智能算力需求而誕生的新型數(shù)據(jù)中心，需要考量智算的特性來建設(shè)。林密以供配電和制冷兩個(gè)方面為例，仔細(xì)分析了人工智能算力需求的特點(diǎn)和對(duì)智算中心建設(shè)的影響。
從供配電角度看，因?yàn)槿斯ぶ悄芊?wù)器往往需要部署高密度GPU等智能芯片，其功耗和散熱需求都遠(yuǎn)超普通服務(wù)器。林密通過數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比：傳統(tǒng)機(jī)柜的運(yùn)作功率一般只有 5 千瓦到 8 千瓦，而一個(gè)人工智能機(jī)柜的功率密度可以達(dá)到 30 千瓦到 100 千瓦，且在使用期間往往是100%滿負(fù)載運(yùn)行。
因此，智算中心對(duì)供配電的規(guī)格、可靠性和安全性要求越來越高。這就需要智算中心配備更大規(guī)格的配電柜和母線，比如800A的母線，以滿足400千瓦到500千瓦的IT負(fù)載。同時(shí)，也需要使用更大容量的rPDU，比如100A、125A的rPDU，來給機(jī)柜供電。
此外，比如電流強(qiáng)度的增加也造成了弧閃危險(xiǎn)的增加，智算中心需要做好短路分析，選擇更可靠的設(shè)備，防止斷路器脫扣造成下游的斷電和停機(jī)等，相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心需要注意的細(xì)節(jié)也更多。
制冷方面，林密表示，風(fēng)冷已經(jīng)很難滿足人工智能機(jī)柜的制冷需求，而液冷雖然可以提供更高的制冷效率，但當(dāng)前也面臨著產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、漏液風(fēng)險(xiǎn)、流量分配、管道潔凈度、溫度控制、運(yùn)維復(fù)雜度等方面的難題。
他建議，如果機(jī)柜功率密度超過 20 千瓦，就應(yīng)該采用液冷，可以是冷板式液冷或浸沒式液冷。同時(shí)，要盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化液冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，比如冷板、分集液器、CDU、快接等，以提高兼容性和可靠性。另外，通過引入一些創(chuàng)新的技術(shù)，比如LPS負(fù)壓系統(tǒng)，可以降低漏液風(fēng)險(xiǎn)。
同時(shí)，液冷的應(yīng)用，以及高密度的硬件配置，會(huì)導(dǎo)致IT設(shè)備的體積和重量增加。這就對(duì)機(jī)柜的尺寸和承重能力提出了更高的要求。因此，林密建議，人工智能機(jī)柜設(shè)計(jì)的寬度至少達(dá)到 750 毫米，深度至少達(dá)到 1200 毫米，高度要保持在 48U 以上，靜載承重能力則要在 1800 公斤以上，才可以承載、容納智算服務(wù)器和液冷系統(tǒng)。
智算時(shí)代更需要可持續(xù)發(fā)展
“施耐德電氣從覆蓋樓宇、IT和配電領(lǐng)域的智能化硬件、從設(shè)計(jì)、建設(shè)到運(yùn)維的全生命周期數(shù)字化軟件和咨詢服務(wù)三個(gè)維度，全方位幫助客戶實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”林密表示，隨著算力需求的增長和越來越多的智算中心建設(shè)，算力基礎(chǔ)設(shè)施的能耗和碳排放也在不斷增加，施耐德電氣依托前瞻創(chuàng)新技術(shù)與豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以全方位幫助客戶應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。
在硬件方面，施耐德電氣可以為智算中心提供了綠色高效的數(shù)字化產(chǎn)品，包括供配電設(shè)備、液冷系統(tǒng)等，并根據(jù)人工智能負(fù)載的特點(diǎn)和挑戰(zhàn)，為客戶提供策略和建議，從機(jī)柜、供配電、制冷等方面幫助客戶打造可持續(xù)發(fā)展的智算中心基礎(chǔ)設(shè)施。
同時(shí)，以全生命周期可持續(xù)發(fā)展為核心，施耐德電氣推出了一系列的指標(biāo)和工具，用于衡量數(shù)據(jù)中心對(duì)環(huán)境的影響，包括能源消耗、可再生能源的利用、水資源的利用、溫室氣體排放、廢棄物產(chǎn)生與處理以及對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境影響的維度，并且圍繞可視化碳足跡來源，針對(duì)性地提出優(yōu)化策略。
施耐德電氣還可以為客戶提供咨詢服務(wù)，賦能客戶從戰(zhàn)略層面規(guī)劃和優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展，包括綠電的采購、電池的回收等方面，幫助客戶降低數(shù)據(jù)中心對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。
“根據(jù)Guidehouse Insights的最新排名，施耐德電氣目前已經(jīng)成為全球最大的綠電(PPA)解決方案提供商。”林密表示。
此外，作為當(dāng)之無愧的數(shù)據(jù)中心行業(yè)思想領(lǐng)袖，施耐德電氣一直致力將對(duì)數(shù)據(jù)中心行業(yè)的前沿技術(shù)、發(fā)展趨勢(shì)以及最佳實(shí)踐的研究成果分享給行業(yè)伙伴。比如兩年前發(fā)布的面向數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展的第67號(hào)白皮書《用于衡量數(shù)據(jù)中心環(huán)境可持續(xù)性指標(biāo)的指南》，以及最新發(fā)布的面向人工智能的第110號(hào)白皮書《人工智能帶來的顛覆：數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)及相關(guān)指南》等，都受到了行業(yè)的廣泛重視和采納。
人工智能是時(shí)代前進(jìn)的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力之一，也將為數(shù)據(jù)中心行業(yè)帶來重大變革。“施耐德電氣一直在關(guān)注人工智能需求的發(fā)展，并通過不斷地研究和創(chuàng)新，持續(xù)為智算中心的可持續(xù)發(fā)展提供解決方案。” 林密表示。
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