作為Natick項(xiàng)目的第二階段，微軟利用潛艇技術(shù)與海洋能源的領(lǐng)導(dǎo)者合作，開(kāi)發(fā)出自給自足的新型水下數(shù)據(jù)中心，從而為沿海城市提供閃電般快速的云服務(wù)。微軟近日宣布，其海底數(shù)據(jù)中心正在英國(guó)蘇格蘭奧克尼群島附近的海底負(fù)載試運(yùn)行。

Natick項(xiàng)目的北部島嶼數(shù)據(jù)中心在蘇格蘭奧克尼群島沿岸下沉到117尺深的巖板海床，實(shí)現(xiàn)完全淹沒(méi)。微軟的Natick項(xiàng)目是一項(xiàng)歷時(shí)一年的研究工作，旨在調(diào)查制造、可持續(xù)運(yùn)營(yíng)、預(yù)先打包的數(shù)據(jù)中心單元的可行性，這些數(shù)據(jù)單元可以根據(jù)尺寸來(lái)訂購(gòu)、也可以快速部署在海底默默地運(yùn)行多年。照片由微軟提供

在歐洲海洋能源中心部署北部島嶼數(shù)據(jù)中心，是微軟Natick項(xiàng)目的又一里程碑。這個(gè)為期多年的研究項(xiàng)目旨在探索環(huán)境可持續(xù)型預(yù)裝數(shù)據(jù)中心的制造和運(yùn)維方法，使其可以按尺寸定制、快速部署并在海底長(zhǎng)期運(yùn)行。

微軟人工智能與研究事業(yè)部副總裁兼微軟新體驗(yàn)與新技術(shù)（NExT）事業(yè)部負(fù)責(zé)人Peter Lee表示：“雖然這是一系列瘋狂的想法，但Natick項(xiàng)目正在不斷把它們變成現(xiàn)實(shí)。“

這是一個(gè)被微軟首席執(zhí)行官薩提亞·納德拉（Satya Nadella）形容成堪比 “登月計(jì)劃”的項(xiàng)目，它甚至可以變革微軟的業(yè)務(wù)核心，乃至整個(gè)計(jì)算機(jī)技術(shù)行業(yè)。Natick項(xiàng)目是一個(gè)突破性的想法，可以滿足人口密集地區(qū)對(duì)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的大量需求。

世界上有一半以上的人口生活在海岸120英里以內(nèi)的區(qū)域內(nèi)。通過(guò)在沿海城市附近的水域中部署數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)可以在很短的距離內(nèi)到達(dá)沿海社區(qū)，從而支持快速流暢的上網(wǎng)、視頻直播、游戲以及其他基于人工智能技術(shù)的體驗(yàn)。

Peter Lee表示：“為了實(shí)現(xiàn)真正的人工智能，我們現(xiàn)在非常依賴云計(jì)算。如果我們每個(gè)人都可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，那么這不僅有利于我們的產(chǎn)品，也將使我們客戶所服務(wù)的產(chǎn)品獲益。”

Spencer Fowers是微軟特別項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)的高級(jí)技術(shù)人員，他正在為Natick項(xiàng)目位于英國(guó)蘇格蘭奧克尼群島的北部島嶼數(shù)據(jù)中心做準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)中心將被固定在一個(gè)填滿壓艙重物的海底三角基座上。圖片：Scott Eklund/Red Box Pictures。

從法國(guó)到蘇格蘭

Natick項(xiàng)目在40英尺長(zhǎng)的北部島嶼數(shù)據(jù)中心裝載了12個(gè)機(jī)架，其中包含864臺(tái)服務(wù)器以及相關(guān)冷卻系統(tǒng)設(shè)施。數(shù)據(jù)中心在法國(guó)進(jìn)行封裝和檢測(cè)，然后用一輛平板卡車(chē)運(yùn)往蘇格蘭。在蘇格蘭，數(shù)據(jù)中心被固定在一個(gè)填滿壓艙重物的三角形基座上，以便部署在海床上。

部署當(dāng)天，風(fēng)平浪靜，海面上籠罩著一層濃霧。領(lǐng)導(dǎo)Natick團(tuán)隊(duì)的微軟研究部門(mén)特別項(xiàng)目組項(xiàng)目經(jīng)理 Ben Cutler說(shuō)：“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，這是個(gè)完美的天氣。”

數(shù)據(jù)中心被拖到海面上，部分被海水淹沒(méi)，由一艘工業(yè)雙體船式的龍門(mén)駁船之間的絞盤(pán)和起重機(jī)吊起。在部署地點(diǎn)，一輛遙控操作的車(chē)輛從海底取回一根包含光纖和電力線路的電纜，將其帶到海面上進(jìn)行檢查并連接到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心由此開(kāi)啟。

Cutler說(shuō)：“隨著這些風(fēng)險(xiǎn)的消除，人們終于松了一口氣”。就在這時(shí)，最后一縷霧散了。

當(dāng)天最復(fù)雜的任務(wù)是一點(diǎn)一點(diǎn)把數(shù)據(jù)中心和電纜下沉到117英尺深的巖質(zhì)海床上。船員們使用了10臺(tái)絞車(chē)、一輛起重機(jī)、一艘龍門(mén)駁船和一輛遠(yuǎn)程操作汽車(chē)，配合數(shù)據(jù)中心的部署工作。

Cutler說(shuō)：“一天中最令人高興的時(shí)刻就是，數(shù)據(jù)中心按照大家精心設(shè)計(jì)的路線，徐徐沉入海面。”一旦數(shù)據(jù)中心到達(dá)海底，鐐銬就會(huì)被松開(kāi)，絞索會(huì)被拖到海面上，北部島嶼數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)控制權(quán)就會(huì)轉(zhuǎn)移到岸上。

從海底數(shù)據(jù)中心的部署、運(yùn)營(yíng)乃至最終恢復(fù)中學(xué)到的一切經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，都將使研究人員能夠根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)水下的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)對(duì)比他們的期望值。

微軟Natick項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聚集在一艘系在蘇格蘭奧克尼群島碼頭的駁船上，為海底部署北部群島的數(shù)據(jù)中心做準(zhǔn)備。圖片中從左到右依次是：高級(jí)研發(fā)工程師Mike Shepperd、高級(jí)軟件工程師Sam Ogden、高級(jí)技術(shù)人員Spencer Fowers、研究員Eric Peterson、項(xiàng)目經(jīng)理Ben Cutler。圖片來(lái)源：Scott Eklund/Red Box Pictures。

可再生能源供電

北部群島是Natick項(xiàng)目的后續(xù)章節(jié)，它講述了一個(gè)關(guān)于“研究是否有可能使用現(xiàn)有物流供應(yīng)鏈，向世界任何地方（乃至條件最?lèi)毫拥暮Ｓ颍┻\(yùn)輸并快速部署模塊化數(shù)據(jù)中心”的故事。

Cutler說(shuō)：“我們知道，如果我們能把某個(gè)東西放在這里，并使它存活下來(lái)，那么我們就能把東西放在任何我們想去的地方。”

歐洲海洋能源中心是實(shí)驗(yàn)潮汐能渦輪機(jī)和波浪能轉(zhuǎn)換器的試驗(yàn)場(chǎng)，它們通過(guò)海水運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能。那里的潮汐流最高強(qiáng)度可達(dá)到每小時(shí)9英里，海面上經(jīng)常翻騰起10英尺高的海浪，風(fēng)暴天氣下，海浪高達(dá)60英尺以上。

在岸上，風(fēng)力渦輪機(jī)從農(nóng)民延綿不絕的農(nóng)田中拔地而起，太陽(yáng)能板點(diǎn)綴著具有幾百年歷史的老房子的屋頂，產(chǎn)生的電能足以為島上1萬(wàn)居民提供100%的可再生能源。來(lái)自?shī)W克尼島電網(wǎng)的一根電纜將電力輸送到數(shù)據(jù)中心，在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，它只需不到250千瓦的電力。

風(fēng)車(chē)是奧克尼群島的一道特殊的風(fēng)景線，可再生能源技術(shù)為島上的1萬(wàn)居民提供了100%的電力。來(lái)自?shī)W克尼島電網(wǎng)的一根電纜也為微軟位于海岸附近的北部島嶼數(shù)據(jù)中心提供電力。在那里，實(shí)驗(yàn)性的潮汐能渦輪機(jī)和波浪能轉(zhuǎn)換器通過(guò)海水運(yùn)動(dòng)來(lái)發(fā)電。圖片：Scott Eklund/Red Box Pictures。

微軟云計(jì)算和企業(yè)事業(yè)部云基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略與架構(gòu)總經(jīng)理Christian Belady解釋道，微軟希望數(shù)據(jù)中心可以做到電力自給自足，而將數(shù)據(jù)中心建在海洋可再生能源設(shè)施附近，只是這一愿景的第一步。

他指出，能源自給自足的數(shù)據(jù)中心可以部署在數(shù)據(jù)管道可及的任何地方。比如，數(shù)據(jù)中心可以為電力不穩(wěn)定的地區(qū)帶來(lái)Azure云服務(wù)，即使電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，也不再需要昂貴的備用發(fā)電機(jī)來(lái)維持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)了。

Belady說(shuō)：“我們的愿景是能夠根據(jù)客戶的需要，在地球上的任何角落迅速部署計(jì)算能力。”他長(zhǎng)期倡導(dǎo)探索把數(shù)據(jù)中心與能源發(fā)電相結(jié)合的研究項(xiàng)目，以期簡(jiǎn)化并加快云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建。

互聯(lián)網(wǎng)的骨干

數(shù)據(jù)中心是互聯(lián)網(wǎng)的骨干，是云計(jì)算的物理云�；�于此，客戶充分利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)來(lái)安全地存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)、訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型并運(yùn)行人工智能算法。

隨著企業(yè)越來(lái)越多地把網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算需求轉(zhuǎn)向云端，智能手機(jī)、機(jī)器人等各種智能設(shè)備進(jìn)入人們的生活，整個(gè)計(jì)算行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心資源的需求正在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

Cutler說(shuō)：“這種指數(shù)增長(zhǎng)曲線的出現(xiàn)，正是因?yàn)槲覀兯�期望�?gòu)建的數(shù)據(jù)中心還沒(méi)有被建造起來(lái)。” 他強(qiáng)調(diào)了構(gòu)建數(shù)據(jù)中心競(jìng)爭(zhēng)中創(chuàng)新的重要性，數(shù)據(jù)中心正在迅速成為21世紀(jì)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。

海底數(shù)據(jù)中心的概念最初是在一份白皮書(shū)中提出的，這份白皮書(shū)是微軟為鼓勵(lì)員工分享創(chuàng)新性想法的“ThinkWeek”活動(dòng)提出的，希望可以利用海水冷卻服務(wù)器達(dá)到降低能耗的目的。Peter Lee的團(tuán)隊(duì)對(duì)此很感興趣。在2014年7月啟動(dòng)，Natick計(jì)劃僅僅12個(gè)月的時(shí)間完成了概念原型機(jī)的制作，并在在美國(guó)加州附近平靜的淺水區(qū)完成了部署。

經(jīng)過(guò)了105天在海底的平穩(wěn)運(yùn)行，原型機(jī)在可行性上驗(yàn)證了海底數(shù)據(jù)中心的設(shè)想。Natick項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)深受鼓舞，加快設(shè)計(jì)、制造并測(cè)試部署在蘇格蘭的全尺寸模塊。Cutler說(shuō)，最新的版本將在免維護(hù)的情況下能夠運(yùn)行高達(dá)5年。

Natick項(xiàng)目的北部島嶼數(shù)據(jù)中心被部分淹沒(méi)，并由一艘工業(yè)雙體船式的龍門(mén)駁船之間的絞車(chē)和起重機(jī)吊起。在部署地點(diǎn)，一個(gè)包含光纖和電力線路的電纜連接到微軟數(shù)據(jù)中心，隨后數(shù)據(jù)中心和電纜一點(diǎn)一點(diǎn)沉入117英尺深的海底。圖片：Scott Eklund/Red Box Pictures。

數(shù)據(jù)中心和潛艇的協(xié)同效應(yīng)

Natick項(xiàng)目的第一階段表明，水下數(shù)據(jù)中心概念是可行的；第二階段的重點(diǎn)是研究這一概念在物流、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面是否切實(shí)可行。

第二階段一開(kāi)始，微軟團(tuán)隊(duì)就知道，建造這種類(lèi)似潛艇的數(shù)據(jù)中心需要外部專(zhuān)家的幫助。這就是微軟選擇與擁有400年歷史的法國(guó)海軍集團(tuán)（Naval Group）合作的原因。該公司在工程、制造和維護(hù)軍用艦艇和潛艇以及海洋能源技術(shù)方面領(lǐng)先全球。

微軟團(tuán)隊(duì)向海軍集團(tuán)介紹了水下數(shù)據(jù)中心的通用規(guī)格，并讓該公司主導(dǎo)設(shè)計(jì)和制造部署在蘇格蘭的船。

海軍集團(tuán)高級(jí)副總裁、首席技術(shù)官兼創(chuàng)新總監(jiān)Eric Papin說(shuō)：“乍一看，我們認(rèn)為數(shù)據(jù)中心和潛艇之間有很大的差距，但實(shí)際上它們有很多共通性。”

他指出，潛艇本質(zhì)上是大型壓力容器，為船舶管理以及其它根據(jù)電力、體積、重量、熱平衡和冷卻等嚴(yán)格要求進(jìn)行集成的系統(tǒng)提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理和處理基礎(chǔ)設(shè)施。

在法國(guó)布雷斯特的一個(gè)海軍基地，工程師們把微軟服務(wù)器的機(jī)架和相關(guān)冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施移入Natick項(xiàng)目的北部島嶼數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心的尺寸與船上、火車(chē)和卡車(chē)上的40英尺ISO集裝箱差不多。圖片：Frank Betermin。

潛艇技術(shù)

事實(shí)上，海軍集團(tuán)為水下數(shù)據(jù)中心采用了一種通常用于冷卻潛艇的熱交換過(guò)程。該系統(tǒng)把海水直接通過(guò)12個(gè)服務(wù)器機(jī)架后面的散熱器輸送到海洋中。Natick項(xiàng)目第一階段的發(fā)現(xiàn)表明，來(lái)自數(shù)據(jù)中心的水迅速混合并消散在周?chē)�的水流中�?/p>

微軟特別項(xiàng)目研究小組高級(jí)技術(shù)人員高Spencer Fowers表示，為了最大程度地利用現(xiàn)有的物流供應(yīng)鏈來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸，這個(gè)數(shù)據(jù)中心的尺寸被設(shè)計(jì)成與船舶、火車(chē)和卡車(chē)運(yùn)輸中使用的集裝箱大致相當(dāng)。

一旦數(shù)據(jù)中心被關(guān)閉，并在法國(guó)檢查所有系統(tǒng)后，該團(tuán)隊(duì)就把數(shù)據(jù)中心裝載到一輛18輪卡車(chē)上，并將其送往奧克尼群島（包括渡口）。在蘇格蘭，這艘船安裝到一個(gè)填滿壓艙重物的三角形基座上，并被拖到海上，以便在龍門(mén)駁船上進(jìn)行部署。

Fowers 說(shuō):“就像任何新車(chē)一樣，我們將大致檢查一番，以不同的速度運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，以確保一切正常運(yùn)轉(zhuǎn)。然后，一旦完全準(zhǔn)備好了，我們就會(huì)找一兩個(gè)客戶，讓他們開(kāi)始在我們的系統(tǒng)上進(jìn)行部署。”

Spencer Fowers是微軟特別項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)的高級(jí)技術(shù)人員，他正在為Natick項(xiàng)目位于蘇格蘭奧克尼群島的北部島嶼數(shù)據(jù)中心做準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)中心被固定在一個(gè)填滿壓艙重物的三角形基座上。圖片：Scott Eklund/Red Box Pictures

應(yīng)用研究

Natick項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將在接下來(lái)的12個(gè)月里監(jiān)測(cè)并記錄數(shù)據(jù)中心的性能，密切關(guān)注從功耗、內(nèi)部濕度到聲音和溫度等各方面指標(biāo)。

世界上深海的海水一直都很冷，能夠?yàn)槿藗兲峁╇S時(shí)可用且免費(fèi)的冷卻方式，而這正是陸地?cái)?shù)據(jù)中心最大成本之一。水下數(shù)據(jù)中心還可以作為海洋可再生能源——如海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)或潮汐渦輪機(jī)——的固定承租方，從而讓這兩個(gè)行業(yè)同步發(fā)展。

目前， Natick項(xiàng)目是一個(gè)應(yīng)用研究項(xiàng)目，致力于確定在人口密集區(qū)域周邊運(yùn)營(yíng)集裝箱式海底數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)可行性，為這個(gè)需求急劇增長(zhǎng)的世界提供更便利、更經(jīng)濟(jì)、更快速、同時(shí)對(duì)環(huán)境更友好的云計(jì)算服務(wù)。

Peter Lee說(shuō)：“當(dāng)你在研究一個(gè)瘋狂想法的時(shí)候，你可能永遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)它。只要肯去實(shí)踐，就已經(jīng)很棒了，無(wú)論如何，你學(xué)到了很多東西，在探索的道路上還會(huì)帶來(lái)意想不到的衍生品。不管海洋數(shù)據(jù)中心最終能否成功，我們都能從研究過(guò)程中學(xué)到很多東西。這個(gè)過(guò)程中我們了解到的關(guān)于磁盤(pán)故障、機(jī)架設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)機(jī)械工程等方面的知識(shí)都將對(duì)常規(guī)數(shù)據(jù)中心的建立和運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生幫助。”

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