数据中心是一个生态系统，其中电力、冷却、水、材料和工作负载相互关联；因此，可持续发展工作必须是整体性的，并且需要与数据中心自身一同演进。
在全球范围内，数据中心的总耗电量超过一些国家，但领先的设施所用的额外（辅助）能耗可比行业常规水平低约84%。
工作负载优化是一项改变格局的举措——整合工作负载在大规模层面上最有潜力降低电力需求。
在人工智能（AI）时代，关于电力需求的讨论不容忽视。国际能源署（IEA）报告称，2024年全球数据中心的耗电量约为415太瓦时（TWh）。据估计，到2030年，这一数字将增至945太瓦时以上，几乎翻倍，略高于日本目前全国一年的总用电量。
据估计，训练ChatGPT这类单一大型模型所产生了552吨二氧化碳，相当于121户美国家庭一年的碳足迹。训练是能耗最高的阶段，而AI推理（即运行和应用这些模型的过程）在大规模应用时同样消耗大量能源。
最近的一项估算表明，推理在模型生命周期中的占比可高达90%。随着功能更强大的模型不断涌现以及使用范围不断扩大，总能源需求将持续上升。
然而，能源问题不能孤立看待。能源使用会影响水资源、冷却和材料，因此可持续发展工作必须统筹考虑整个生态系统。
对当地的影响
同样重要的是审视数据中心建设和运营对当地的影响。麦肯锡的一份报告预测，到2030年，在美国，数据中心的用电量可能占总用电量的高达12%。
这些影响在设施高度集中的地区最为明显，因为数据中心可能迅速成为最大的电力和用水消耗者，超过家庭和当地工业。例如，美国弗吉尼亚州劳登县的数据中心在2023年占总耗电量的21%，超过了国内用电量所占的18%。
可靠性带来了另一项挑战。2024年，弗吉尼亚州费尔法克斯县发生一起小规模扰动，导致60个数据中心切换至备用发电。突然损失的1,500兆瓦电力，大致相当于美国波士顿的全部电力需求，几乎引发了大范围故障。
在整个欧洲范围内，主要数据中心枢纽正面临类似挑战：随着工业电气化加速，电网拥堵和电力网络已经承压，在需求持续攀升的情况下，可靠性受到威胁。
这些风险凸显了为何数据中心的可持续发展工作不应被视为一次性修补，而应被视为一个持续、适应性的过程。
宝贵资源
能源需求只是问题的一部分。根据NPR的报道，一座数据中心平均每天耗水30万加仑，NPR，而用水量通常会随能源需求的增加而上升。
关键材料也带来另一项挑战。国际能源署预测，要推动可再生能源转型，全球所需的原材料将增加六倍，仅锂的需求就预计将增长40倍。与此同时，电子废弃物已达到每年6,200万吨，其中含有宝贵的稀土及其他金属。
因此，回收和再利用必须成为可持续数据中心设计的核心。
目前，大多数数据中心仍只能再利用或回收其基础设施中的一小部分，在循环经济方面仍有很大的改进空间。
可持续发展的三支柱方法
要推进可持续发展目标，必须从整体角度考虑数据中心的改进。
采纳这一理念可能令人望而生畏。即便是最先进的机构，也将其雄心描述为“登月计划”。这些登月计划依靠的是稳步、有条不紊的进展，而非突然的突破。
物理效率、工作负载效率和循环经济这三大支柱，为从短期修补走向持久可持续发展提供了切实可行的路径。
1. 物理效率
端到端的测量至关重要。数据中心的总耗电量与一些国家相当，这说明了提高效率的重要性。电能使用效率（PUE）约为1.1的设施，其额外（辅助）能耗可比PUE接近2.0的设施低约84%，这凸显了通过最佳实践设计可实现的效率提升。
物理效率贯穿基础设施的每一层，从电力来源和选址到冷却技术。联想的Neptune水冷技术可将耗电量降低最多40%，与风冷相比，热效率可提升3.5倍，这表明有目的的创新能够取得怎样的成果。
随着可持续发展雄心不断提升，物理效率仍是打造强大且有韧性的数据中心的基础。
世界经济论坛如何帮助领导者驾驭能源与材料体系的转型
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2. 工作负载效率
在可持续发展讨论中，工作负载效率常常被忽视，但它在降低总体电力使用方面潜力最大，尤其是在AI时代。节约能源最有效的方式，是首先避免不必要的消耗。
工作负载效率的核心在于确保每一瓦特电力都转化为有意义的计算输出。虚拟化技术使多个应用程序能够在同一服务器上运行，从而最大化利用率并减少闲置容量。
有效的工作负载部署，即确保任务在最合适、最高效的基础设施上运行，可进一步优化资源使用。升级过时的系统则是另一层进步，因为较新的架构能以更低的能耗提供更高的性能。
最大的影响来自于调整工作负载，以充分利用其所运行的硬件，不仅优化设备本身，也优化其使用方式。
在当今加速计算和数据呈指数级增长的时代，工作负载效率是连接性能与可持续发展的桥梁。转型可以循序渐进地开始，一次一个工作负载，逐步形成推动系统性变革的动力。
3. 循环经济
目前，大多数数据中心仍只能再利用或回收其基础设施中的一小部分，在循环经济方面仍有很大的改进空间。联想正与客户合作，在整个基础设施生命周期中提升可持续性，涵盖从节能系统和先进冷却技术，到延长硬件寿命、减少浪费的服务。
循环经济原则通常是组织可持续发展之旅的第一步。它们不仅适用于通过再利用和负责任的回收处理的设备，也适用于水等资源。
尽管循环经济对排放的直接影响小于运营效率，但它对于回收关键矿物、延长资产寿命以及更好地利用全球有限的资源至关重要。
三大支柱均依赖于准确的测量。通过将设施视为不断演进的系统，并围绕整体愿景达成一致，行业可以将当前的挑战转化为持续改进的机遇。
