China lancarkan pusat data bawah air berkuasa angin di luar Shanghai

Model baharu pengkomputeran di laut

China telah mengaktifkan fasa pertama pusat data yang ditempatkan di dasar laut berhampiran Shanghai, sebuah tapak yang direka untuk menggabungkan tenaga angin luar pesisir dengan penyejukan laut. Dibina oleh HiCloud, projek itu bermula dengan demonstrasi berkapasiti 2.3 megawatt yang dirancang untuk ditingkatkan kepada 24 megawatt. Ia terletak di luar pesisir Kawasan Khas Lingang, dengan kebanyakan bekalan elektriknya disalurkan oleh turbin luar pesisir berhampiran, manakala haba disingkirkan dengan mengalirkan air laut di sekeliling kabin pelayan yang kedap. Pelaburan bagi pembinaan itu berjumlah kira-kira 1.6 bilion yuan (sekitar 226 juta dolar), dan pengendali menyasarkan keberkesanan penggunaan kuasa sebanyak 1.15 atau lebih rendah, yang akan meletakkan tapak itu antara kemudahan seumpamanya yang paling cekap.

Pendekatan ini mengatasi batasan lama dalam reka bentuk pusat data. Kampus tradisional menggunakan penyejuk dan menara penyejuk, dan sistem tersebut boleh menggunakan 40 hingga 50 peratus daripada peruntukan kuasa sesebuah tapak. Dengan memanfaatkan persekitaran dasar laut yang stabil dan sejuk, pemasangan bawah air ini bertujuan mengurangkan tenaga penyejukan kepada kurang daripada 10 peratus daripada jumlah penggunaan. Pereka bentuk menganggarkan jumlah permintaan kuasa akan turun kira-kira 22.8 peratus berbanding kemudahan darat setara. Tapak itu juga mengurangkan penggunaan tanah lebih daripada 90 peratus dan tidak memerlukan air tawar untuk penyejukan, dua kekangan yang ketara di bandar pesisir padat seperti Shanghai.

Projek itu dibina berasaskan beberapa tahun percubaan di China. Di luar Pulau Hainan, HiCloud telah pun menggunakan pemasangan bawah laut komersial kira-kira 35 meter (114 kaki) di bawah permukaan, dengan pod tahan tekanan yang menempatkan 400 hingga 500 pelayan setiap satu. Pod-pod itu dihubungkan antara satu sama lain dan disambungkan ke tanah besar melalui kabel dasar laut. Modul tersebut dilihat sebagai langkah awal ke arah kelompok yang lebih besar, sebahagian daripada program nasional Pengkomputeran Timur, Data Barat untuk mengembangkan kapasiti dan mengimbangi lokasi kegiatan pengkomputeran di seluruh negara.

Lokasi dan cara sistem ini berfungsi

Tapak Shanghai terletak di luar pesisir berhampiran Kawasan Khas Lingang dalam Zon Perdagangan Bebas Perintis China (Shanghai). Pautan gentian optik membawa data ke dan dari modul terendam, yang ditambat pada dasar laut bagi mengehadkan pergerakan ketika ribut. Kabel kuasa menghubungkan tapak itu dengan ladang angin luar pesisir yang membekalkan lebih daripada 95 peratus bekalan elektrik. Operasi awal akan menumpukan pada susunan padat yang boleh menempatkan 198 rak pelayan, dengan ruang untuk dikembangkan apabila lebih banyak pod ditambah dalam fasa seterusnya.

Penjelasan metrik kecekapan

Pengendali pusat data memantau nisbah yang dipanggil keberkesanan penggunaan kuasa, atau PUE. Nisbah ini membahagikan jumlah kuasa yang digunakan sesebuah tapak dengan kuasa yang disalurkan kepada peralatan pengkomputeran. PUE teori 1.0 bermakna setiap watt digunakan untuk pelayan dan tiada yang digunakan untuk penyejukan atau keperluan sampingan. Dasar nasional China menetapkan bahawa pusat data baharu perlu mencapai PUE di bawah 1.25 menjelang akhir 2025. Tapak bawah air itu direka supaya PUE tidak melebihi 1.15. Angka itu setanding dengan kemudahan darat terbaik yang menggunakan penyejukan dan pengurusan tenaga canggih, serta jauh lebih rendah berbanding banyak tapak lama yang masih beroperasi melebihi 1.4.

Penyejukan dan penggunaan tenaga

Air laut mempunyai kapasiti haba yang tinggi dan suhu yang stabil, menjadikannya medium yang cekap untuk menyingkirkan haba buangan. Dalam reka bentuk Lingang, air laut mengalir merentasi penukar haba yang dipasang pada kabin pelayan, menyerap haba yang kemudiannya disebarkan ke kolum air sekeliling. Kaedah ini mengelakkan penggunaan kipas besar, penyejuk dan penyejukan sejatan seperti yang digunakan di darat. Oleh sebab pod kedap udara dan dikekalkan pada suhu stabil, peralatan elektronik juga terlindung daripada habuk, turun naik kelembapan serta getaran daripada manusia dan peralatan. Keadaan ini boleh memanjangkan jangka hayat perkakasan dan mengurangkan kadar kegagalan, seperti yang dilaporkan dalam percubaan bawah air terdahulu oleh syarikat lain.

Mengapa China melakukannya sekarang

Permintaan pengkomputeran yang didorong oleh kecerdasan buatan, video, e-dagang dan industri bersambung meningkat dengan pantas. Latihan dan pengendalian model AI moden memerlukan kelompok padat pemproses grafik dan tensor yang menggunakan banyak elektrik serta menghasilkan haba yang tinggi. Pada masa sama, pihak berkuasa tempatan berdepan had yang lebih ketat terhadap penggunaan tanah, air dan pelepasan. Penempatan pusat data di luar pesisir membantu menangani setiap kekangan ini. Laut China Timur mempunyai sumber angin yang melimpah, dengan lebih daripada 3,000 jam penggunaan tahunan menurut pemaju, manakala dasar laut menyediakan kestabilan haba semula jadi untuk penyejukan.

Rancangan Shanghai menyasarkan lonjakan kapasiti pengkomputeran pintar dan keluaran industri menjelang pertengahan dekad ini, dengan sasaran 200 exaFLOPS kuasa pengkomputeran dan industri awan pintar bernilai ratusan bilion yuan menjelang 2027. Pembinaan kapasiti berhampiran tempat data dijana, sambil menggunakan tenaga boleh baharu berdekatan, mengurangkan kehilangan penghantaran dan kependaman bagi pengguna pesisir. Ia juga melengkapi strategi nasional yang menyalurkan sebahagian beban kerja ke kampus besar di bahagian barat negara itu. Tapak bawah air mengurangkan jejak penggunaan tanah dan penggunaan air tawar kepada hampir sifar, sekali gus mengurangkan tekanan alam sekitar setempat berbanding kampus darat baharu yang besar.

Pemaju juga menyasarkan skala yang lebih besar. HiCloud dan rakan kongsi termasuk Shenergy Group, cawangan China Telecom di Shanghai, INESA dan CCCC Third Harbor Engineering menandatangani perjanjian untuk membangunkan kelompok jauh lebih besar, dengan cita-cita menyediakan kapasiti bawah air 500 megawatt yang dikuasakan oleh tenaga angin luar pesisir. Sasaran itu akan mengubah konsep ini daripada demonstrasi menjadi pilihan arus perdana untuk memperluas pengkomputeran nasional.

Kesan terhadap alam sekitar dan marin

Sebarang projek yang melepaskan haba ke laut perlu mengurus kepulan haba. Air yang lebih panas mengandungi kurang oksigen terlarut dan boleh memberi tekanan kepada hidupan marin, terutamanya pada musim panas dan semasa gelombang haba marin. Pemaju berkata ujian dalam penggunaan perintis terdahulu menunjukkan peningkatan suhu kurang daripada satu darjah Celsius di perairan berhampiran, namun pemantauan berterusan amat penting apabila kapasiti bertambah. Reka bentuk penyebar, kawalan aliran pintar yang mengurangkan operasi secara beransur-ansur dalam tempoh sensitif, serta pemilihan lokasi yang teliti jauh daripada habitat terdedah ialah antara langkah yang boleh membantu mengehadkan kesan.

Selain haba, jurutera juga perlu mempertimbangkan bunyi, medan elektromagnet di sekitar kabel kuasa dan data, serta risiko pembinaan atau penyelenggaraan mengganggu ekosistem bentik. Kaedah mencegah organisma melekat pada bahagian luar pod perlu mengelakkan salutan toksik, manakala kawalan kakisan mesti direka supaya tidak mencemarkan perairan sekeliling. Pengawal selia berkemungkinan mewajibkan penilaian kesan alam sekitar terperinci, tinjauan asas dan laporan awam berterusan mengenai suhu air, bunyi dan hidupan marin berhampiran tapak. Jika dilaksanakan dengan pengawasan rapi, penjimatan tenaga dan air daripada penyejukan laut boleh diseimbangkan dengan perlindungan alam sekitar setempat.

Keselamatan, daya tahan dan penyelenggaraan

Memindahkan pelayan ke dasar laut menambah dimensi ancaman baharu. Kabel dan pod boleh terdedah kepada bahaya daripada sauh, peralatan pukat tunda, ribut atau sabotaj yang disengajakan. Pengendali boleh mengurangkan sebahagian risiko dengan mewujudkan zon larangan, menanam kabel dalam parit dasar laut atau melindunginya dengan perisai, menggunakan pemantauan sonar serta mengaktifkan amaran yang mengesan kegiatan luar biasa di sekitar tapak. Penyelidik juga memberi amaran bahawa gangguan berasaskan bunyi mungkin dalam keadaan jarang berlaku menjejaskan peralatan sensitif, justeru pemantauan akustik dan perisai teguh penting dalam reka bentuk dan operasi.

Persekitaran lautan juga boleh meningkatkan kebolehpercayaan. Pod kedap, bebas habuk dan dikekalkan pada suhu serta kelembapan yang stabil. Ini mengurangkan kakisan dan tekanan mekanikal, manakala percubaan terdahulu di negara lain merekodkan kadar kegagalan perkakasan jauh lebih rendah berbanding pusat data darat biasa. Keadaan stabil membantu peralatan pengagihan kuasa, storan dan sambungan rangkaian beroperasi dalam julat toleransi yang ketat, sesuatu yang penting bagi kelompok latihan AI yang memerlukan rangkaian berprestasi tinggi.

Penyelenggaraan juga berubah. Jurutera tidak boleh masuk ke ruang bawah air untuk menggantikan komponen. Sistem ini perlu bersifat modular. Jika rak atau unit kuasa rosak, pengendali menggantikan keseluruhan pod atau mengeluarkan modul kedap yang dibawa ke permukaan semasa tempoh penyelenggaraan terancang. Pertumbuhan hidupan marin, kakisan dan keadaan pengedap akan menentukan jadual pemeriksaan. Reka bentuk yang membolehkan pengambilan dan pemasangan semula dengan cepat, lengkap dengan antara muka yang jelas dan alat ganti piawai, akan menentukan sama ada konsep ini sekadar idea menarik atau perkhidmatan praktikal dan berdaya tahan.

Ekonomi dan skala

Kos modal adalah tinggi. Pembinaan bernilai ratusan juta dolar meliputi kabin dasar laut, kerja kejuruteraan marin, peralatan kuasa dan penyejukan khusus serta penyepaduan dengan ladang angin luar pesisir. Namun, kos operasi boleh menjadi menarik jika PUE kekal hampir 1.15 dan tapak memperoleh bekalan kuasa secara langsung daripada turbin tempatan. Perbelanjaan terbesar bagi pusat data moden ialah elektrik. PUE yang lebih rendah bermakna lebih banyak elektrik digunakan untuk pengkomputeran berbanding keperluan sampingan. Di bandar yang kekurangan tanah dan air, penjimatan kos hartanah, menara penyejuk dan hak penggunaan air yang dapat dielakkan juga penting.

Kerja luar pesisir membawa kos tambahannya sendiri. Kelewatan akibat cuaca meningkatkan kos dan ketidakpastian. Insurans, kapal dan kru khusus turut menaikkan harga. Sebahagian kos ini akan berkurang apabila pengalaman dan penyeragaman meningkat. Rantaian bekalan angin luar pesisir China sudah matang, yang boleh membantu dari segi harga dan jadual. Jika tapak Lingang terbukti boleh dipercayai dan mudah diselenggara, ekonomi pembinaan kapasiti tambahan akan bertambah baik. Kerjasama dengan pengendali rangkaian dan syarikat tenaga besar juga membantu mengisi rak dengan pelanggan berbayar serta menyelaraskan projek dengan perancangan grid.

Perbandingan dengan percubaan terdahulu

Pusat data bawah air bukan idea baharu. Sedekad lalu, Project Natick oleh Microsoft menguji kapsul keluli kedap di luar pantai Pasifik dan kemudian menempatkan unit sepanjang 12 meter dengan 864 pelayan di luar Kepulauan Orkney. Syarikat itu melaporkan kadar kegagalan perkakasan yang sangat rendah, berkemungkinan dibantu persekitaran stabil dan bahagian dalam yang dipenuhi nitrogen. Program penyelidikan itu ditamatkan pada 2024 dan syarikat berkenaan berkata konsep tersebut tidak akan dikomersialkan. Usaha di Shanghai mengambil haluan berbeza. Projek itu dikaitkan dengan ladang angin luar pesisir, menyasarkan PUE yang lebih rendah dan menjadi sebahagian daripada rancangan bandar serta nasional yang lebih luas untuk memperluas kapasiti pengkomputeran.

Syarikat dan negara lain turut mengkaji reka bentuk yang disejukkan oleh laut atau ditempatkan di bawah air. Syarikat pemula telah mencadangkan modul dasar laut kecil berhampiran pantai, manakala kumpulan penyelidikan di Korea Selatan, Jepun dan Singapura meneroka penyejukan marin dan pemilihan lokasi. Di darat, pengendali terus meningkatkan kecekapan melalui penyejukan cecair air suam, penggunaan semula haba dalam rangkaian tenaga daerah dan seni bina cip baharu yang mengurangkan penggunaan kuasa. Model berasaskan laut perlu membuktikan bahawa manfaatnya mengatasi pilihan darat terbaik apabila semua kos dan risiko diambil kira.

Perkara yang perlu diperhatikan seterusnya

Fasa demonstrasi berhampiran Shanghai akan menyediakan data kukuh mengenai PUE, kebolehpercayaan dan prosedur perkhidmatan di laut. Audit bebas terhadap imbangan tenaga dan prestasi alam sekitar penting untuk membina keyakinan awam. Pemantauan perubahan suhu air di sekitar saluran pelepasan, penjejakan paras bunyi dan pelaporan pemerhatian hidupan marin boleh menunjukkan sama ada penggunaan berskala besar serasi dengan ekosistem setempat. Pengawal selia boleh menjadikan pendedahan maklumat itu sebahagian daripada syarat permit dan pembaharuan.

Dua pencapaian akan membentuk perkembangan dalam masa terdekat. Pertama ialah peningkatan kapasiti daripada 2.3 megawatt kepada 24 megawatt seperti dirancang, yang akan menguji sama ada pemasangan dan penyelenggaraan dapat diperluas dengan lancar. Kedua ialah kemajuan ke arah sasaran 500 megawatt yang diumumkan pemaju bersama rakan kongsinya. Langkah itu memerlukan kawasan lebih luas, lebih banyak turbin dan sambungan grid yang lebih kukuh. Ia juga memerlukan reka bentuk pod piawai, panduan perkhidmatan yang jelas dan rantaian bekalan yang mampu menghantar modul dengan pantas. Jika model ini berjaya di Shanghai, kawasan pesisir lain yang mempunyai angin luar pesisir kuat dan kekangan tanah ketat mungkin mengambil langkah serupa.

Perkara Utama

• HiCloud telah mengaktifkan pusat data di dasar laut di luar Shanghai, bermula dengan demonstrasi berkapasiti 2.3 megawatt yang dirancang untuk mencapai 24 megawatt.
• Lebih daripada 95 peratus bekalan elektrik tapak itu datang daripada tenaga angin luar pesisir, manakala air laut digunakan untuk penyejukan.
• Pengendali menyasarkan PUE 1.15 atau lebih rendah, mengatasi garis panduan nasional China iaitu 1.25 bagi pusat data baharu menjelang akhir 2025.
• Pereka bentuk menganggarkan jumlah penggunaan kuasa kira-kira 22.8 peratus lebih rendah berbanding tapak darat setara, dengan tenaga penyejukan dikurangkan kepada kurang daripada 10 peratus daripada jumlah penggunaan.
• Projek itu menelan kos kira-kira 226 juta dolar, dan susunan awalnya boleh menempatkan 198 rak pelayan di dalam pod tahan tekanan.
• Percubaan terdahulu di Hainan, China, menempatkan pod kira-kira 35 meter di bawah permukaan, setiap satunya membawa 400 hingga 500 pelayan dan disambungkan ke darat melalui kabel dasar laut.
• Manfaatnya termasuk pengurangan jejak penggunaan tanah lebih daripada 90 peratus serta tiada penggunaan air tawar untuk penyejukan.
• HiCloud dan rakan kongsi mengumumkan cita-cita membina kelompok bawah air berkapasiti 500 megawatt yang dikuasakan oleh tenaga angin luar pesisir.
• Pengawasan alam sekitar akan menumpukan pada pelepasan haba, bunyi dan kesan kabel terhadap hidupan marin, khususnya dalam tempoh cuaca panas.
• Percubaan bawah air terdahulu di luar negara melaporkan kadar kegagalan perkakasan yang rendah, namun operasi berskala besar di laut masih berdepan cabaran penyelenggaraan, keselamatan dan kos.