低碳生活部落格／文：林盈秀
常見資料中心有哪些？
資料中心（Data Center）是存放電腦系統、相關硬體設備，儲存公司任何數位資料的實體設施，包含 IT 系統所需的運算基礎設施（如伺服器、資料儲存硬碟和網路設備）。
資料中心有多種類型：託管資料中心、企業資料中心、雲端資料中心、超大規模資料中心和邊緣資料中心……等。這邊舉 3 種常見的類型介紹：
- 企業資料中心：通常由企業自建或外包給專業服務商運營，用於存儲和管理企業內部的數據和應用程序。規模較小，主要服務於企業自身IT需求，獨立性相對較強。
- 雲端資料中心：提供雲端計算和儲存服務的分散式資料中心，通常委由第三方如大型網絡公司或提供雲端服務的廠商運營，無須親自管理設施。規模較大，可以同時滿足多家客戶的需求，並提供高可靠性和高性能的服務。
- 超大規模資料中心：專門為全球組織和個人提供大量的運算能力和儲存容量，可滿足數百萬至數十億使用者的各種需求，擁有處理和儲存大量資料的能力，並支援雲端運算、大數據分析、人工智慧和物聯網等關鍵技術。
人工智慧需求水漲船高，近幾年企業紛紛投入AI資料中心，科技巨頭如微軟、Google 等公司建置的雲端資料中心與超大規模資料中心，不僅提供公司內部使用，更提供租借服務，讓租借AI算力成為新商機。
AI 算力需求暴增，科技巨頭減碳成果倒退一大步
隨著 AI 技術快速發展，能耗的需求也不斷增加。美國電力研究院（Electric Power Research Institute, EPRI）的報告顯示，透過聊天機器人 ChatGPT 查詢資料的耗能程度，比直接使用Google 搜尋資料要高出 10 倍。
AI資料中心運作過程需消耗大量電力，也需要使用強大的散熱系統來確保運行穩定。以正在擴建中的特斯拉德州超級工廠為例，建成後將成為全球最大的 AI 訓練基礎設施，該資料中心及冷卻設施的用電量今年將達到 130MW 的規模，並將持續增加到 500MW。
根據智庫洛磯山研究所（Rocky Mountain Institute, RMI）的預估，到 2030 年，美國資料中心的電力需求將比 2022 年成長一倍，達到 35 GW，相當於近 1/3（4000 萬）美國家庭的用電量，這也使得承諾 100% 使用綠電的亞馬遜、微軟、Google 及 Meta 都面臨碳排量上升的壓力，Google 更在今年宣布放棄不再維持 17 年以來的營運碳中和承諾。
資料中心也要綠色轉型 穩定運作仰賴潔淨能源、強韌電網
資料中心是用電密度十分高的產業，避免與企業、民生「搶電」至關重要。
AI 工作負載的能耗非常不穩定，因每 15 分鐘或每 30 分鐘，就須停止工作以保存進度，進行「檢查點」作業（checkpointing，將當前的作業狀態寫回存儲），在約一分鐘的檢查時間內，用電量將從 100% 驟降至 10% 左右，並在完成保存後再次恢復到原有的用電量。在降壓運轉時，也需要考慮到，若結束檢查點的同時，資料中心旁邊的居民打開空調，該如何確保AI 裝置不會影響用電？
為了穩定能源消耗量並朝綠色轉型邁進，必須仰賴電網穩定度，然而，這可能也會受限於各能源類型（如天然氣、核能和再生能源）的發電比例，以及電網併網問題。同時，為了脫離對灰電的依賴，現在許多科技大廠包含亞馬遜、Google、微軟，都積極投資潔淨或無碳能源。
根據高盛的數據，未來 10 年內歐洲的電力需求可能會因資料中心的快速擴張而增加 4 至 5 成，為建構更永續的電網，市場上迫切需要能源及電網相關的解決方案。根據高盛分析，未來10 年輸電和配電支出還須近 8000 億歐元（約新台幣 28 兆元）；太陽能、陸域及離岸風電投資則需近 8500 億歐元（約新台幣 30 兆元）。
國際相關規範與倡議驅動，技術突破成關鍵減碳解方
在資料中心急速發展下，為了兼顧永續性，2021 年，歐盟發起了自願性的倡議《氣候中和資料中心公約》（Climate Neutral Data Centre Pact），吸引超過 100 間企業響應，承諾用可衡量的目標證明能源效率、採購 100% 無碳能源、維修和再利用伺服器，以及尋找熱回收方法，以幫助資料中心產業在 2030 年達到氣候中和。
歐盟執委會也在今年通過了一項新的授權法規，將用來評估歐盟資料中心的能源績效和永續相關資訊，加強資料中心永續性的監管力道。
另一方面，軟硬體效率的提升也是資料中心實現減碳的關鍵技術。根據《中央社》，今年AI晶片龍頭輝達推出新的圖形處理器（GPU）系列，耗能比之前的型號降低25倍；同時，採用高效率冷卻系統、透過機器學習優化伺服器運作，以及將電力需求負載進行時間和空間上的轉移，都是營運商不斷優化資料中心減碳成果的重要技術。
回頭來看，雖然 AI 和大數據可協助企業即時將回饋修正最佳化，進而改善生產效能與能源效率（如智慧製造、智慧能源、智慧建築、智慧交通與物流等應用），來貢獻使用端的減碳成效，但如何在資料中心建造及營運過程中，同時兼具穩定性及永續性或許才是營運商面臨的最大挑戰。
參考資料
- 什麼是資料中心？ – 雲端資料中心介紹（Amazon Web Services）
- 什麼是超大規模設備？（Pure Storage）
- Supercomputer with 350,000 GPUs: Elon Musk to build AI beast（Interesting Engineering）
- 崛起中的吃電巨獸 資料中心 AI及虛擬貨幣用電攀升（台達基金會）
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