在長期主義視角下，高性能計算都必須調整“埋頭向前沖”姿態，量身打造出能夠支撐持續發展的綠色新路徑。
作 者 丨 宿藝
編 輯 丨 子淇
應用場景的持續裂變，讓高性能計算打開了數字經濟快速增長的閥門，也面臨著“科學應用”到“國民應用”、“傳統應用”到“綠色應用”的多重挑戰。今年9月，發改委在《完善能源消費強度和總量雙控制度方案》中指出，要“強化和完善能耗雙控制度”、“倒逼產業結構和能源結構調整”，在“雙碳”旗幟的指引下，為千行百業發展模式明確了新的綠色科技創新視角。
聯想企業科技集團HPC&AI營銷總經理于濤在10月21日舉辦的2021 CCF全國高性能計算學術年會（HPC China 2021）上發表了《如何實現HPC“低”碳計算》的主題演講，提出“溯源、增效、回收、清潔”的“減排四步法”，同時展示了聯想兼顧高效能與低排放兩大核心需求的技術方案與實踐成果，為業界順利轉向可持續增長路徑提供了清晰思路。
高性能計算邁向綠色變革需要技術創新與產業應用的“引領者”，主動擔當這一角色的正是聯想。憑借其20多年技術積累與產業深耕優勢，聯想當前正在引導和帶動產業上下游協同合作，不斷優化數字經濟發展的“倍增器”，著力打造能夠加速實現“數字中國”+“雙碳”戰略目標的新引擎。
"雙碳"之下，高性能計算尋求綠色方案
對于數字化時代演進，高性能計算意味著什么？
Grand View Research預測，全球高性能計算市場規模將在2020年到2027年期間以6.5%的復合年增長率向上發展，2027年將達到536億美元價值。換句話說，高性能計算是智能時代的高效生產力，也是數字經濟的重要底座。
從產業視角來看，高性能計算行業的先進性，實際上反映了一個國家“數字技術土壤”的肥沃程度。隨著工業物聯網、邊緣計算、人工智能等技術應用場景范圍持續拓寬，高性能計算展開了從科學計算領域向政府、能源、教育、醫療、金融等民生領域的延伸，不僅給國民經濟發展傳遞了一股強力拉動作用，也加速釋放了我國數字革命勢能。
然而，高性能計算發揮的效用越顯著，隨之帶來的高能耗、高排放就越無法忽視。有報告預測，到2035年，中國數據中心和5G的碳排放總量將達2.3億-3.1億噸，其中，數據中心的碳排放將比2020年最高增長103%。
如此高的碳排放從何而來？HPC China 2021大會上，于濤將數據中心的碳排放過程分為了兩個主要來源：一是上游生產階段，包括機器加工、包裝運輸、組織人員工作等產生的各類能耗；二是設備運算階段，主要是設備自身運行以及制冷、配電等系統的用電能耗。
據業界統計，2018年全國數據中心總用電量已超過1608億千瓦時，高于上海市當年全社會用電量，與三峽大壩的全年發電量相當。更值得關注的是，大多數數據中心實際上處于PUE（數據中心總能耗/IT設備能耗）偏高的運行狀態，有很大一部分電能其實耗費在非IT設備部分，數據中心低效的部署和運維造成了極大能源損失。
為此，圍繞數據中心的“低碳”需求變得愈發迫切。2020年12月，發改委提出“到2025年，東西部數據中心實現結構性平衡，大型、超大型數據中心運行電能利用效率降到1.3以下”；今年5月，工信部等四部門聯合印發《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》的通知，強調要推動數據中心合理布局、供需平衡、綠色集約和互聯互通，實現數據中心綠色高質量發展。
作為行業內較早展開綠色智能算力探索的企業，為推動高性能計算轉向“高效能+低排放”的雙輪驅動式發展，聯想最新提出的低碳數據中心建設方案中，通過提高可再生能源利用率，降低IT非必要負載，和廢熱回收再利用等方式，已經可以實現節電35%，減少碳排放55%，結合聯想溫水水冷技術，數據中心PUE值更實現低至1.1，這一重要成果榮獲“技術創新獎”，也為行業低碳轉型升級樹立了新標桿。
《壹觀察》認為，在長期主義視角下，無論從“碳中和”還是經濟效益層面考慮，高性能計算都必須調整以往“埋頭向前沖”的姿態，以更科學、更精細的管理手段探索能耗控制極限，量身打造出能夠支撐自身持續發展的綠色新路徑。
邁向"零碳未來"
聯想HPC綠色創新屢獲突破
高性能計算產業醞釀綠色變革，數據中心生態亟待重構，也對高性能計算基礎設施提供商探索新路徑、新理論、新技術，以及監測核算等提出了全新需求。
作為全球最大的高性能計算解決方案提供商之一，聯想迅速捕捉到了數字技術低碳化發展的必要性，率先展開高性能計算的低碳化創新實踐。于濤在HPC China 2021大會上表示，根據高性能計算碳排放的實際鏈路，聯想已探索出以“溯源、增效、回收、清潔”為核心的“減排四步法”，對于行業具有極大的借鑒和參考價值。
第一步，溯源。購買一臺服務器不僅擁有了它的使用權，同時也繼承了它生產過程的碳排放，因此購買低碳企業制造的產品是降低隱含碳排放最容易實現的一點。以聯想為例，通過選擇低溫錫膏這樣的新型工藝，聯想能夠減少電子元件組裝過程中35%的能耗和碳減排，同時從2007年開始，在服務器、臺式機、筆記本等產品中全線應用廢舊塑料再生技術，總計減少碳排放約6萬噸，相當于種植300多萬棵樹，極大降低了產品的隱含碳排放。
第二步，增效。采用專業的溫水水冷服務器，PUE最低可達到1.1以下，節省高達42%的能源。降低數據中心的能耗，間接降低了碳排放。圍繞這一點，聯想著眼于服務器散熱解決方案的創新，在業界由傳統風冷技術轉向液冷技術發展的主流趨勢下，創造性地研發出“溫水水冷技術”。
第三步，回收。通過溫水水冷技術可以實現熱回收，HPC運算廢熱產生的60°中高質量的熱水可以用于樓宇供暖，泳池加熱等場景，通過重復利用熱能碳補償方式進一步減排。
第四步，清潔。數據中心要最終實現碳零排放，有賴于清潔能源的利用率。于濤表示，不論怎么去做，總會有一部分電力損耗，這就需要通過清潔能源的購買來解決。通過大規模地購買使用清潔能源，聯想目前每年耗費的數億用電中，已經做到近70%的發電來自于可再生能源。
聯想通過技術探索實現落地的“減排四步法”，與“綠色冬奧”的價值觀不謀而合。不久前，央視《焦點訪談》就將聯想溫水水冷技術作為國內碳中和先進案例進行過介紹，報道稱，聯想為北京市氣象局搭建了800臺高性能計算系統，不僅滿足了精確到分鐘級和百米級的氣候及環境氣象業務應用需求，更能夠減少42%的能耗和間接碳排放，真正助力綠色冬奧。
此外，2020年美國動畫巨頭夢工廠對數據中心冷卻系統的改造升級，也應用了聯想的溫水水冷技術。據了解，夢工廠所投入使用的聯想獨家海神(NeptuneTM)液態冷卻系統，可以實現能耗降低三分之一，極大優化動畫制作工程的資源配比。
能夠屢次實現綠色算力創新突破、不斷在重要應用場景發揮可靠效用，基于聯想在高性能計算領域的20余年深耕。在此前發布的《聯想高性能計算解決方案白皮書》中，聯想面向全行業客戶和產業伙伴集中、詳盡地展示了其為政府科研教育、氣象和海洋、石油石化、CAE仿真計算、生命科學等五大行業提供的高性能計算解決方案，分享建設強大高效、綠色智能算力基礎設施的實踐成果，積極履行了賦能行業轉型、構建高性能計算發展新格局的“先行者”使命。
兼顧"高效能"與"低能耗"
做HPC綠色變革先行者
率先向綠色算力領域展開探索的聯想，是踐行“低碳計算”的先行者，也是邁向“零碳未來”的排頭兵。
依托自身在綠色節能算力基礎設施領域的技術研發積累、生態建設能力，憑借技術創新升級引領行業加速向低碳化轉型的同時，聯想也為自己設立了短期、中期、長期目標，以科學有效的方法，有步驟、分階段地邁向“零碳未來”，追求高性能計算的長期持續發展價值。
具體而言，在《2020/21財年環境、社會和公司治理報告》中，聯想集團首次將溫室氣體減排目標上升至集團關鍵績效指標考核（KPIs）的高度，表示今后將通過提高產品能效、加大可持續材料的使用率等方法盡可能減少自身對環境的影響。與此同時，報告中也提出兩項明確承諾：到2025/26財年，聯想集團一要實現全球運營活動90%的電力將來自可再生能源，二要帶動整個產業鏈上下游共同轉型，做到全球供應鏈減少100萬噸溫室氣體排放，力爭不晚于2050年實現凈零排放。
從融合發展角度來看，“碳中和”甚至“凈零排放”目標的加入，實際上對數據中心設計、建設、運維等全棧能力提出了更復雜的考驗。就當前的成果而言，聯想已經通過技術創新做到了高性能計算對“高效能”與“低排放”需求的雙向兼顧，為高性能計算產業向綠色轉型進行了一次成功探路。
面向“高效能”，聯想堅持技術突破與創新開發齊頭并進，在高性能計算機系統技術方面已申請國家發明專利85項，46項已獲授權；技術應用方面，兩次承擔中國科學院網絡計算中心主節點的建設任務，聯想深騰1800萬億次集群系統更成為了世界上第一個實際速度超過1萬億次的大規模高性能集群系統；與此同時，市場表現同樣高度穩定，最新全球高性能計算機TOP500榜單顯示，在全球浮點運算性能最強的500臺高性能計算機中，有184臺來自聯想，其份額高達36.8%。
面向“低排放”，除了盡可能利用創新技術賦能綠色數據中心建設，聯想也在長年堅持踐行ESG（Environmental，Social，Governance）理念，堅定做中國高科技制造企業ESG實踐的樣本和標桿。今年9月，聯想在香港恒生可持續發展企業指數評級中獲得IT行業企業最高評級AA+評級，隨后的10月發布的2021年度中國企業ESG案例評選榜單上，聯想再次獲評“2021中國企業ESG最佳案例獎”，實現對該獎項的蟬聯。
可以預見，聯想今后也將繼續扮演好“技術賦能者”與“低碳轉型的先行者”角色，持續以應用場景和市場需求為驅動，實現“高效算力”與“綠色算力”的協同演進，更好地支撐數字技術高質量成長，不斷為千行百業的數字化升級傳遞新動能。
《壹觀察》評論
中國科學院院長侯建國今年9月在一場論壇上表示，實現“雙碳”需要經濟社會發展的全面綠色轉型，涉及能源結構、工業交通、生態建設等各領域，迫切需要發揮科技創新在其中的引領和支撐作用。
為此，聯想在這一關鍵時期向業界分享的“減排四步法”，已經不單單是一場低碳創新成果展示，更彰顯了聯想作為數字化轉型引領企業、技術支撐企業的社會責任與擔當。
《壹觀察》認為，聯想追求“零碳未來”的意義積極而多維，一是直接作用于自身，強化集團自身的持續發展能力；二是惠及多領域、多場景下的節能需求，優化數字化產業能源結構；三將有效帶動產業上下游進一步實現綠色轉型，推動千行百業構建高效能與綠色發展兼具的新格局。
尤其在“數字中國”與“雙碳”目標下，高質量數字經濟的發展脈絡也將變得更為清晰。
END
「壹觀察」創始人宿藝
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