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CCF YOCSEF太原成功举办数字山西——双碳背景下的绿色数据中心发展路径技术论坛
2021-08-02 阅读量:105 小字

2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上郑重宣布,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”这一重要宣示为我国应对气候变化、绿色低碳发展提供了方向指引、擘画了宏伟蓝图。作为能源大省,山西当前煤炭消费量占到全省一次能源消费总量的80%以上,我省要实现碳达峰、碳中和,重点在哪里?碳达峰、碳中和将为我省带来怎样的发展机遇?

在此背景下,2021年7月25日,CCF YOCSEF太原成功举办数字山西——双碳背景下的绿色数据中心发展路径技术论坛,来自双碳、绿色数据中心等方面的专家学者和青年博士、企业代表参加了此次论坛。裴向东、张国业担任此次论坛的执行主席,孙中婵、董云云担任线上主席。

数字山西-低碳数据中心的发展路径技术论坛现场


会议开始,西安电子科技大学人工智能学院朱虎明副教授带来了《面向人工智能应用的高能效数据中心计算架构》的报告。朱虎明从计算中心架构起题,目前异构计算的硬件架构及其编程模式现在处于百花齐放、百家争鸣的阶段,各个公司和各个研究机构都提出了自己的解决方案。目前Intel、AMD、Nvidia和ARM等公司均推出了自己的多核/众核架构,这些架构差异很大,他认为将来这些架构会互相取长补短,深入融合,从而达到高性能低功耗的目的。从并行编程的角度来说,要继续提高编译器的智能性,以使大量的高复杂应用经过编译后能够直接高效地运行在并行硬件上,而不是一个一个的去研究算法的并行化,当然,从目前的研究成果来看,短时间内要取得突破可能性不大。另外一个方面就是靠人工来并行化已有的应用,这个需要大量既懂并行又懂专业领域知识的人才,目前并行人才的短缺制约着其发展。目前业界的思路就是降低并行编程的难度,使得大量的应用领域专家能够很容易学会使用并行编程工具,或者能够借助第三方的并行开源库,来加速并行计算在各个专业领域中的应用和推广。

西安电子科技大学朱虎明副教授


山西财经大学任晓松教授带来《双碳目标下能源转型与高质量发展面临的机遇与挑战》的技术分享。目前,一些发达国家已实现碳排放和经济脱钩,但我国仍处于碳排放增加阶段,尚未达到峰值。任晓松从国家政策角度,以第三方角度解读分析各个省份在双碳目标下如何结合自己的优劣如何进行能源转型。发展权益争议是发达国家与发展中国家谈不拢的根源。碳中和的政治性承诺对中国发展造成了很大挑战。近期,甘肃省提出,2030年停止化石能源发电;北京2030年前数据中心零排放。供电系统不再使用化石能源。山西作为能源革命试点城市,该如何进行能源革命?兴盛能源黄友权董事长围绕以上话题,带来《面向绿色数据中心的能源互联网》报告。

山西财经大学任晓松教授

专家分享结束后,现场围绕第一个思辨点:“为适应清洁能源的不稳定,数据中心应该在哪些地方进行技术革新?”展开讨论。

许骁哲认为,清洁能源的不稳定性表现在季节性和波动性上,波动性会影响数据中心的设备寿命和数据中心安全问题,季节性会造成电力供应的短缺和不足。因此,数据中心在进行清洁能源利用的过程中,一定要区分数据中心的业务模块,将存储等重要模块采用稳压稳流的电力供应,将数据中心空调等降温设备使用清洁能源供电。乔钢柱从能源二次利用角度提出解决方案,将电最终转为热能,使用新技术,对热能的二次利用,其中多余的电能转化为水的势能,通过热能发电,转化出来的热量转化为电能,进行储存,在新能源低估时进行补充。任晓松从经济社会角度发表观点,风能等清洁能源利用上,需要统筹规划布局,减少电力线路带来的不稳定性,增加能源利用效率,数据中心的选址和周围环境是很重要的一环。其次,经济和社会一定是向着清洁能源高效稳定利用的方向发展,这就带来技术能力的革新。

执行主席张国业再次深入追问“清洁能源电价高于普通传统能源,太阳能和风能价钱略高。数据中心是否应该先改进能源系统,优先自发电,其次优先采用清洁大户直购,如果不足再采用稳定的传统能源?”马非认为,基于吕梁的山西超算中心,应该响应国家政策,利用吕梁资源优势,增加吕梁数据中心的规模,将吕梁优势发挥到全省。利用国家的资金优势,为吕梁所有中心提供服务,供水的过程和服务器的散热和水力发电联合进行。高晨吉提出两点建议,第一点,机房建设的PUE必须小于2,1.8到2的进行调优。验收标准为PUE小于1.2,机房建设的施工经验和调优能力是达到标准的主要方式;第二点,机房的设备,加速读缓存的性能,减少读数据的时间,是减少功耗的方式。赵志华进一步补充说,机房的设计进行轻微改进:比如低温,增加清洁能源配比,进行优化。在大面积太阳能板的地区,稳定性较好,可以利用太阳能资源。

许骁哲发表观点


张国业发表观点


第二个思辨点是:“东数西算”战略的积极意义和面临挑战有哪些?

“东数西算”是国家发改委发布的全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案提出的布局,将实时计算中心布局在东南部地区,非实时计算布局在中西部地区。中西部拥有能源就近供给优势,可通过减少能源输送以降低因数据中心而产生的间接碳排放。

孙晓宁首先提出问题“全国算力一体化枢纽方案中,提到要发挥贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等可再生能源丰富、气候适宜、数据中心绿色发展潜力较大的节点,布局国家级枢纽节点,但这里却又偏偏绕过了山西。山西为什么没有入选?”许骁哲认为,“东数西算”简单来说就是东部数据放到西部存储和计算。西部地广人稀,有丰富的太阳能和风能资源,能够为数据中心提供清洁可靠的电力供应,如果数据中心依旧放在东部,势必加剧东部用电量问题,进而增加火力发电带来的负面影响。因此,“东数西算”是有利于环境保护的。但从经济发展角度来讲,东边获取到的是核心的算力和模型,是能够直接产生大量经济效益的东西,而西部地区从中只能获得低廉的能源费用,在经济上无法做到东部先富带动西部后富的局面,因此,对于西部而言,这是劣势。郭威认为,地方的碳排放超标会有适当惩罚措施,同时也要增加鼓励性政策,鼓励企业和科研人员积极参与到碳减排中。此外,东部的产业确实高于中西部,西部的政府参考东部从产业和产业链进行创新和引进。张国业从市场驱动角度补充:数据中心需要考虑的是算力资源的市场需求和利用效率。数字经济时代的市场需求占比较高的主要还是实时计算,非实时计算的市场定位在哪里,市场空间有多大,都是需要思考的问题。西部作为非实时计算的主阵地,将来如何保证可持续的收益,涉及数据管理权的转移,也必然会带来新的问题,这都是“东数西算”中西部节点所面临的挑战。杨茸以数据挖掘为例,认为首先应构建模型的基础上进行的非实时计算,是可行的。部分数据并不需要实时计算,很大程度上模型的训练过程是需要时间的,这种耗时耗力的计算放在西部完成即可,极大的降低了东部省份的电力压力,同时在用户端部署模型,进行边缘计算即可让用户获得极佳的体验。因此,“东数西算”是可行的,但也要考虑到西部地区经济发展的制约性,需要东部带动西部。

孙晓宁发表观点


郭威发表观点


第三个思辨点围绕运行在数据中心的算法展开。作为一种特殊的数据中心,比特币矿场近两年成为耗能大户。随着内蒙古、四川全面对探矿矿场停止供能,全国各地的电网公司也在稽查大规模探矿的电子用户。那么,比特币挖矿算法为何会成为碳排放的众矢之的?在算法或者软件层面应当如何评估和优化节能减排?

董媛香认为,并不是在所有地方都需要更高的精度,各个领域都在增加更多耗能和算力增加精度,投入产出需要进一步思考,也应该综合考虑能耗和效率的平衡。另外,她认为数字货币不会消失,最终可能会留下能耗低的货币。特斯拉的马斯克就以比特币的无效碳排放过多而宣布不再支持用比特币购买特斯拉汽车,也直接造成了比特币价值的一轮暴跌。张国业补充道,比特币耗能其中很重要的原因是采用了POW工作量证明算法,随着挖矿难度的上升,POW算法中无效计算的比例越来越高,大量计算资源、能源都白白浪费。让挖矿算法有了碳排放的原罪。但另一方面来看,为保证数字货币的可靠性,POW仍然是工业成熟度最高的区块共识算法。计算资源浪费将始终是数字货币需要面对的难题。许骁哲认为,比特币其实就是一种区块链技术,用计算量来获取货币。就类似于长跑比赛,只有最先到达终点的人才是赢家,其他人都是无用功,这里就对算力产生了巨大的浪费,相应的电力也是巨大浪费。因此,解决相关算法高耗能问题,核心在于怎么将工作量证明方式进行适当调整,例如,可以将现实生活的运动计步和植树造林等活动作为工作量一个环节,以此来减少能耗的浪费。

董媛香发表观点


马非发表观点


思辨环节结束后,CCF YOCSEF太原主席董媛香对本次论坛进行了总结,希望通过本次论坛可以帮助数据中心顺应“碳达峰、碳中和”趋势,降低碳排放,逐步实现数据中心零碳排放目标。最后,感谢到场嘉宾和合作伙伴山西省超级计算中心及联想集团太原分公司。

数字山西-低碳数据中心的发展路径技术论坛与会嘉宾合影




CCF YOCSEF太原

      中国计算机学会青年计算机科技论坛(CCF Young Computer Scientists & Engineers Forum,简称CCF YOCSEF)是由中国计算机学会1998年创建的系列性学术活动。CCF YOCSEF太原是2013年5月成立的分论坛,自成立以来,CCF YOCSEF太原分论坛紧密结合太原科技、学术与产业生态,围绕地方学术与科技热点问题展开研究思辨与讨论,为地方发展提供智库支持,聚集了一批自信、活力、敢于创新、有抱负、有能力的青年精英。历届主席分别为强彦(2013-2014)、秦品乐(2014-2015)、赵鹏(2015-2016)、王宪朝(2016-2017)、赵涓涓(2017-2018)、郭威(2018-2019),宋昌(2019-2020),裴向东(2020-2021),现任主席为董媛香。


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