上海社會科學院互聯(lián)網(wǎng)研究中心主任 惠志斌

疫情期間，居家、移動、分散、遠程辦公的場景已然成為社會常態(tài)。脫離企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的辦公模式對企業(yè)數(shù)字化水平提出了挑戰(zhàn)，而在新的“無邊界”的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，大到企業(yè)數(shù)據(jù)中臺的運轉(zhuǎn)，小到一個數(shù)字化的辦公設(shè)備互聯(lián)、一次遠程的數(shù)據(jù)傳輸，每一個習以為常的辦公操作背后，都是算力的支撐。

數(shù)字化程度決定企業(yè)在數(shù)字化經(jīng)濟時代的競爭力，如果說在數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，數(shù)據(jù)是新的生產(chǎn)資料，那么算力則成為新的生產(chǎn)力。算力作為企業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，廣義上包括了數(shù)據(jù)采集、存儲、計算、應(yīng)用等。伴隨著圍繞業(yè)務(wù)開展的海量數(shù)據(jù)(行情603138,診股)加工和處理，算力在支撐企業(yè)業(yè)務(wù)連續(xù)性的同時也帶來了巨大的能耗。以數(shù)據(jù)中心為例，每秒百萬、千萬的數(shù)據(jù)處理流的背后，都是不容忽視的能耗及其對環(huán)境帶來的壓力。

近年來，業(yè)內(nèi)開始廣泛提及“綠色計算”（Green Computing）概念。目前，“綠色計算”雖仍未有權(quán)威定義，但中國科學院院士何積豐提出，綠色計算包括：采用高效、節(jié)能和低功耗的計算設(shè)備和配套設(shè)施；在保證信息服務(wù)可靠性的前提下，合理分配計算資源；保障可持續(xù)發(fā)展的低成本，低能耗的新型系統(tǒng)與應(yīng)用?；谶@一概念認知，目前業(yè)內(nèi)對綠色計算的討論與研究主要圍繞兩個方面，一是對PUE（Power Usage Effectiveness，電源使用效率）的討論，二是對計算資源合理分配的討論。

前者以谷歌的無碳能源運營計劃為例。4月14日，谷歌能源總監(jiān)邁克爾·特雷爾（Michael Terrell）表示，隨著整體互聯(lián)網(wǎng)使用量和業(yè)務(wù)的增長，該公司的用電量也在增長。因此，谷歌制定了一個計劃，即到2030年實現(xiàn)全天候的無碳能源運營（采用風力、水力或太陽能(行情000591,診股)發(fā)電，使得在產(chǎn)生能量的過程中沒有碳原子的參與，不會產(chǎn)生二氧化碳）。從碳中和到無碳能源運營，越來越多的科技企業(yè)在致力提升算力的同時，考慮最大化降低計算的能耗。其中，通過充分利用自然冷源、利用可再生能源等措施來降低數(shù)據(jù)中心的PUE值也已成為業(yè)內(nèi)共識。后者則聚焦對計算資源合理分配、提升算力利用率的研究，雖然目前尚未被廣泛實踐，但相比圍繞PUE的投入，提升算力利用率技術(shù)仍是一片值得探索的藍海。

PUE之后，節(jié)能減排的破局在于“算力分配”。根據(jù)領(lǐng)先科技公司的平均PUE來看，試圖通過電源使用效率進一步改善碳排放問題的空間已經(jīng)不多。因此，科技公司下一階段的節(jié)能減排仍需尋找新的綠色計算途徑，而發(fā)展算力利用率提升技術(shù)將是一個值得投入的領(lǐng)域。提升算力利用率意味著通過技術(shù)合理分配計算資源，實現(xiàn)算力共享、錯峰使用，從而提高單位算力的效率，對減排產(chǎn)生可觀的影響。

事實上，除了PUE的改善空間有限，發(fā)展算力利用率提升技術(shù)的另一個關(guān)鍵原因在于國內(nèi)科技公司一般具備很強的運營驅(qū)動特性，運營驅(qū)動的核心點之一是其對計算資源的需求存在峰值。在特定活動期間，計算資源需求量激增；日常階段，計算資源需求則相對減少。因此，過多的算力儲備可能帶來浪費，而采用提高單位算力效率的方式則恰好契合運營驅(qū)動的公司特點，為下一階段的減排提供可觀的良好效果。

根據(jù)螞蟻集團最新的減排報告數(shù)據(jù)，2021年通過其自研的著眼于提效的綠色計算技術(shù)，共實現(xiàn)減排量29591.48噸，節(jié)能相當于全國全部的新能源汽車（截止2021年6月，總保有量為603萬輛）開上50公里的總耗電量。這一數(shù)據(jù)充分體現(xiàn)了算力利用率提升技術(shù)的作用與優(yōu)勢，這也是諸如螞蟻集團等大型科技公司在這一領(lǐng)域上率先布局和投入的重要原因。

算法利用率提升技術(shù)發(fā)展的核心在于自研。據(jù)了解，螞蟻集團的所有業(yè)務(wù)自2019年開始陸續(xù)上云，作為服務(wù)幾億用戶的平臺，每分鐘都在對海量的數(shù)據(jù)進行處理和計算，因此螞蟻集團在追求業(yè)務(wù)穩(wěn)定性的同時，也開始系統(tǒng)性地探索綠色計算技術(shù)，提高計算資源的利用率、降低服務(wù)器數(shù)量。然而，作為提供支付等多種服務(wù)的平臺，如何在減少服務(wù)器用量的同時，保證業(yè)務(wù)穩(wěn)定和用戶體驗不變？如何在綠色計算的同時，維持服務(wù)的安全可靠？螞蟻集團首席技術(shù)官倪行軍認為，正因為這些困難，逼著我們做出了一些創(chuàng)新”。

自主研發(fā)在綠色計算技術(shù)的整體發(fā)展進程中占據(jù)了重要地位。在多個技術(shù)團隊的努力下，螞蟻集團摸索出一套業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的資源調(diào)度技術(shù)體系，并于2021年雙11期間實現(xiàn)首次規(guī)模化應(yīng)用。據(jù)了解，“綠色計算”技術(shù)體系來自可信原生、技術(shù)風險、OceanBase數(shù)據(jù)庫以及智能引擎等多個技術(shù)團隊，其中有三個核心技術(shù)點：在離線混合部署技術(shù)、云原生分時調(diào)度、AI彈性容量。

在離線混合部署可以提高服務(wù)器的利用率。在行業(yè)實踐中，離線任務(wù)和在線任務(wù)往往被分布在不同的數(shù)據(jù)中心，導(dǎo)致了服務(wù)器的資源運行效率低且大量的能源浪費。針對這一問題的解決思路是將二者混合部署在同一數(shù)據(jù)中心，但技術(shù)上面臨最大的難點是讓在線業(yè)務(wù)不受離線任務(wù)的影響，雙方互不干擾。對此，以螞蟻集團的實踐為參考，將Kata安全容器的強隔離技術(shù)用于離線任務(wù)與在線任務(wù)在調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的混合部署，將在線應(yīng)用部署到離線集群上面，通過削峰填谷”可以解決資源利用率問題。簡而言之，在交易高峰時，暫時減少對時效性低的離線服務(wù)”的處理，將更多計算資源調(diào)度至交易結(jié)算等“在線服務(wù)”。而到了交易低谷期（比如凌晨）時，再重新開始處理離線服務(wù)的計算量。這種彈性的可自由調(diào)度的部署方式是綠色計算技術(shù)發(fā)展下，值得借鑒的方案之一。

此外，互聯(lián)網(wǎng)公司往往每年都要在大量服務(wù)器上投入高額成本，那么同一份服務(wù)器資源是否可以供給不同時段的業(yè)務(wù)高峰使用，以提高服務(wù)器的利用率？基于云原生的分時調(diào)度技術(shù)針對這一問題給了確切的回復(fù)：可以把一份資源在不同的時間段提供給不同的應(yīng)用，按照場景需求靈活切分資源供給，確保資源的最大復(fù)用和按時足量供給；AI智能容量技術(shù)則可以利用大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)實現(xiàn)智能預(yù)測流量，并進行合理的擴容和縮容。

基于這些創(chuàng)新技術(shù)，最終實現(xiàn)的節(jié)能效果是“螞蟻集團的服務(wù)器利用率同比三年前可以提高2倍以上，在同等規(guī)模的業(yè)務(wù)下的每一份算力的耗電減少一半”。

最后，伴隨全球互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，數(shù)字化程度加深，我們預(yù)計未來數(shù)據(jù)中心的增長將直接帶動數(shù)據(jù)中心的用電量需求激增。因此，不管是從當下的算力能耗考慮，還是從長遠發(fā)展眼光來看，通過技術(shù)賦能算力節(jié)能都是一個正確且必要的方向。預(yù)計綠色計算在算法利用率提升技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域中，一方面將著眼提升算力效率，在物理層面減少服務(wù)器數(shù)量，間接緩解能耗問題；另一方面將在代碼層面加大投入，考慮到大型科技公司每年會生產(chǎn)出數(shù)十億行代碼，通過整體提升代碼運行的性能，讓單位算力的效率最大化將是綠色計算下一步需要探索的方向。

關(guān)鍵詞： 疫情下的算力突圍 綠色計算正為科技企業(yè)帶來低碳機會