自從ChatGPT驚艷全球，世界范圍內(nèi)開(kāi)始掀起AI大模型開(kāi)發(fā)熱潮。但人們正在逐漸發(fā)現(xiàn)，無(wú)論訓(xùn)練還是應(yīng)用，大模型都電耗極高，不僅成本高企，對(duì)環(huán)境也帶來(lái)了巨大壓力。如今，雙碳發(fā)展已是全球共識(shí)，為大模型節(jié)能降碳刻不容緩。

根據(jù)斯坦福大學(xué)人工智能技術(shù)研究室（HAI）近日公布的《2023年人工智能指數(shù)報(bào)告》，GPT-3是當(dāng)前大模型中有據(jù)可依的第一大“電老虎”，光是訓(xùn)練GPT-3，就消耗了128.7萬(wàn)千瓦時(shí)電量，產(chǎn)生了550噸碳排放，相當(dāng)于數(shù)百輛汽車一整年的排放量。如今ChatGPT熱度居高不下，根據(jù)OpenAI官方博客，ChatGPT在今年1月份共處理了約30億次查詢，參考BLOOM（與ChatGPT底層語(yǔ)言模型大小相似）模型執(zhí)行推理的能耗，每次查詢耗電0.00396千瓦時(shí)，這意味著ChatGPT一個(gè)月就消耗了約1188萬(wàn)千瓦時(shí)的電力，堪比一座小城鎮(zhèn)。

怪不得曾經(jīng)有戲言稱，馬斯克為了節(jié)約制冷和耗能，計(jì)劃用SpaceX把超級(jí)計(jì)算機(jī)搬上太空。隨著時(shí)代發(fā)展對(duì)算力的要求越來(lái)越高，數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗刻不容緩。近日，財(cái)政部、生態(tài)環(huán)境部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)關(guān)于《綠色數(shù)據(jù)中心政府采購(gòu)需求標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的通知，明確要求今年6月起數(shù)據(jù)中心PUE（電能比）不高于1.4，2025年起數(shù)據(jù)中心PUE不高于1.3，綠色低碳是數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必然方向。

聯(lián)想溫水水冷技術(shù)

AI大模型節(jié)能降耗“神助攻”

數(shù)據(jù)中心的能耗結(jié)構(gòu)中，制冷系統(tǒng)的能耗僅次于信息設(shè)備能耗，因此降低數(shù)據(jù)中心的制冷能耗，是降低PUE的關(guān)鍵。隨著AI、云計(jì)算等技術(shù)升級(jí)，數(shù)據(jù)中心功率密度逐漸提升，規(guī)?；厔?shì)明顯，傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)已無(wú)法滿足其散熱需求，而液冷技術(shù)由于散熱介質(zhì)比熱容更大，制冷量大，制冷效率高，成為提升數(shù)據(jù)中心效能的重要條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液冷技術(shù)最高可降低數(shù)據(jù)中心近90%的散熱能耗，液冷已經(jīng)為近年來(lái)發(fā)展最快的數(shù)據(jù)中心節(jié)能制冷技術(shù)。

在數(shù)據(jù)中心行業(yè)深耕多年的聯(lián)想集團(tuán)，早在二十多年前便發(fā)布了溫水水冷技術(shù)， 2011年部署了世界第一臺(tái)大規(guī)模溫水水冷系統(tǒng)高性能計(jì)算機(jī)，如今相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)迭代到了第五代，在全球部署超6萬(wàn)臺(tái)。溫水水冷技術(shù)是指通過(guò)去離子水對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器進(jìn)行散熱的液冷解決方案，是材料學(xué)、微生物學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)等學(xué)科的技術(shù)結(jié)晶。聯(lián)想溫水水冷技術(shù)在節(jié)能降耗、性能提升、安裝運(yùn)維方面均有出色表現(xiàn)。

01 助力節(jié)能降耗，數(shù)據(jù)中心PUE降至1.1

出色水回路

聯(lián)想溫水水冷技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)在于出色的水回路設(shè)計(jì)，利用去離子水作為導(dǎo)熱介質(zhì)，對(duì)CPU、GPU等采用微通道（通道當(dāng)量直徑在10~1000μm）散熱器；針對(duì)內(nèi)存、較低功耗的I/O板卡等部件采用導(dǎo)熱板散熱技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)50度的進(jìn)水溫度，并達(dá)成更高的能源再利用率，將熱移除效率整體提升至近100%，數(shù)據(jù)中心PUE可達(dá)1.1。

可適應(yīng)水溫2-50度

聯(lián)想溫水水冷系統(tǒng)，去離子水在2-50度溫度范圍內(nèi)皆可運(yùn)行，對(duì)散熱介質(zhì)溫度與機(jī)房環(huán)境溫度要求很低，降低散熱介質(zhì)溫度控制成本進(jìn)一步節(jié)約能耗。

支持熱能回收

聯(lián)想溫水水冷系統(tǒng)可支持熱能回收進(jìn)行樓宇供暖等，不同于業(yè)內(nèi)常見(jiàn)的水溫保持在40~45攝氏度，聯(lián)想通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，進(jìn)水的溫度最高50度，出水溫度58度左右，可以獲得最佳的能耗比和經(jīng)濟(jì)效用。一方面室外側(cè)散熱效率更高，甚至可實(shí)現(xiàn)自然冷卻；另一方面可直接滿足城市地暖、熱水供應(yīng)對(duì)水溫的要求，利于數(shù)據(jù)中心余熱利用。

標(biāo)準(zhǔn)化單元交付，減少包裝浪費(fèi)

聯(lián)想溫水水冷計(jì)算產(chǎn)品統(tǒng)一在工廠進(jìn)行機(jī)柜整裝，成系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化交付，免除服務(wù)器等產(chǎn)品的分散包裝，進(jìn)一步降低客戶間接能耗與碳排放。

02 數(shù)據(jù)中心高性能穩(wěn)定運(yùn)行，Linpack效率近90%

并行水回路設(shè)計(jì)，防止系統(tǒng)抖動(dòng)

聯(lián)想溫水水冷系統(tǒng)對(duì)服務(wù)器主要部件并行的水回路設(shè)計(jì)，即服務(wù)器中的兩顆CPU由并行的兩個(gè)水回路散熱，兩顆CPU溫度保持一致，進(jìn)而保證性能一致，通過(guò)提升頻率來(lái)提升性能，在確保溫度均勻性的同時(shí)防止熱抖動(dòng)，從而保證CPU具有穩(wěn)定的性能表現(xiàn)。據(jù)測(cè)試，聯(lián)想為吉利部署的高性能計(jì)算中心，Linpack效率可近90%。

高散熱率下的高計(jì)算密度

與風(fēng)冷系統(tǒng)相比，聯(lián)想溫水水冷系統(tǒng)最高可達(dá)98%的熱移除效率，與極致的內(nèi)部空間利用率，讓數(shù)據(jù)中心在有限的空間內(nèi)可以容納更多服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，例如一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的42U企業(yè)級(jí)機(jī)柜，聯(lián)想溫水水冷系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)安裝72個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)。更高的計(jì)算密度，對(duì)于高性能計(jì)算這種動(dòng)輒上千個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群來(lái)說(shuō)，可以大大節(jié)省空間。

無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，散熱系統(tǒng)機(jī)械故障率接近于0

傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱模塊的主要由風(fēng)扇組成，由于高性能計(jì)算中心運(yùn)算量大、運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，非常依賴計(jì)算單元的穩(wěn)定運(yùn)行。但傳統(tǒng)散熱機(jī)械機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)時(shí)間在高溫度的環(huán)境下運(yùn)行，容易損壞，進(jìn)而影響服務(wù)器的計(jì)算效率甚至導(dǎo)致宕機(jī)。聯(lián)想溫水水冷服務(wù)器，取消了散熱模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)，使用了更加穩(wěn)定的水回路結(jié)構(gòu)，極大降低了散熱模塊的故障率。

03 標(biāo)準(zhǔn)交付與安裝，極大降低安裝運(yùn)維成本

標(biāo)準(zhǔn)化交付與安裝

聯(lián)想溫水水冷系統(tǒng)計(jì)算產(chǎn)品統(tǒng)一在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)柜預(yù)裝（LESI），現(xiàn)場(chǎng)只需簡(jiǎn)單安裝與部署，客戶幾乎可做到開(kāi)箱即用，且標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)器機(jī)柜單元，后期運(yùn)維簡(jiǎn)單明了，方便快捷。

支持熱插拔0滴漏

聯(lián)想溫水水冷系統(tǒng)支持熱插拔，0滴漏，符合數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)運(yùn)維、檢修習(xí)慣。

散熱介質(zhì)為溫水，成本低

相較于浸沒(méi)式液冷技術(shù)，聯(lián)想溫水水冷技術(shù)的導(dǎo)熱介質(zhì)為去離子水，材料成本極低且綠色安全無(wú)毒。

更高兼容性提高利舊率

與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架和服務(wù)器兼容，對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的改造成本更低，提高利舊率。

通過(guò)聯(lián)想溫水水冷技術(shù)的應(yīng)用，可減少對(duì)精密空調(diào)和系統(tǒng)風(fēng)扇的需求，為數(shù)據(jù)中心節(jié)約42%的能耗和間接碳排放，也就是說(shuō)，如果ChatGPT大模型采用了聯(lián)想溫水水冷技術(shù)，每月最高可省電近500萬(wàn)度，大約是10,000個(gè)家庭的月度電耗。而且與普通的風(fēng)冷系統(tǒng)PUE2.0相比，聯(lián)想PUE（數(shù)據(jù)中心總能耗/IT設(shè)備能耗）可以做到1.2甚至1.1以內(nèi)，即1度電用于計(jì)算，只要0.1度電或者是0.2度電用于散熱，能源再利用效率ERE更是達(dá)到了業(yè)界領(lǐng)先。聯(lián)想溫水水冷技術(shù)融合科學(xué)計(jì)算和智能計(jì)算，打造覆蓋全行業(yè)的綠色低碳的智能基礎(chǔ)設(shè)施解決方案，目前已在多個(gè)高性能計(jì)算中心得到應(yīng)用。

聯(lián)想助力綠色冬奧

高性能計(jì)算系統(tǒng)年用電減少近200萬(wàn)度

在北京冬奧會(huì)上，聯(lián)想為北京氣象局搭建了綠色高性能計(jì)算系統(tǒng)，讓這次冰雪盛會(huì)可以做到每隔10分鐘更新一次氣象狀況，甚至可做到每分鐘更新。正是氣象高性能計(jì)算的“黑科技”支撐，北京奧運(yùn)會(huì)創(chuàng)造了冬奧會(huì)賽事服務(wù)史上的最高標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)“溫水水冷”技術(shù)的運(yùn)用，系統(tǒng)核心算力提升近20倍，滿足了7×24小時(shí)無(wú)休的天氣、氣候及環(huán)境氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，為復(fù)雜的山地百米級(jí)、分鐘級(jí)預(yù)報(bào)提供了算力保障，解決了這個(gè)國(guó)際公認(rèn)的難題。同時(shí)達(dá)到年用電減少近200萬(wàn)度，相當(dāng)于節(jié)省了北京6000戶家庭一個(gè)月的用電量和100多萬(wàn)棵樹(shù)的碳排放量。

上海交通大學(xué)“思源一號(hào)”

高性能計(jì)算集群 實(shí)現(xiàn)42%節(jié)能減排

以采用溫水水冷技術(shù)打造的上海交通大學(xué)“思源一號(hào)”綠色水冷高性能計(jì)算集群為例，“思源一號(hào)”總計(jì)算力為6千萬(wàn)億次/秒（雙精度），在中國(guó)高校高性能計(jì)算排名第一，算力超過(guò)哈佛、劍橋等國(guó)際名校?！八荚匆惶?hào)”具備超高計(jì)算密度與功耗密度、綠色節(jié)能、能源可循環(huán)利用三大技術(shù)特色：在計(jì)算密度方面，“思源一號(hào)”計(jì)算密度是通用數(shù)據(jù)中心的5倍，需要的機(jī)房面積不足通用機(jī)房的1/10；在綠色節(jié)能方面，“思源一號(hào)”采用第五代溫水水冷技術(shù)，PUE降低至1.1左右，實(shí)現(xiàn)42%的節(jié)能減排；在能源利用方面，用余熱回收技術(shù)，計(jì)算機(jī)運(yùn)算過(guò)程中產(chǎn)生的余熱，能夠用于研究所球形大廳的冬季供暖、食堂廚房的熱水加熱、地下室除濕，以及實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)溫控，實(shí)現(xiàn)每年950噸的額外碳補(bǔ)償。

吉利汽車高性能計(jì)算集群：

中國(guó)制造行業(yè)首個(gè)水冷仿真集群

Linpack效率近90%

汽車仿真計(jì)算是高性能計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景，在聯(lián)想為吉利汽車打造的高性能計(jì)算集群中，全面采用聯(lián)想第五代溫水水冷技術(shù)，理論峰值可達(dá)3.536PFlops，Linpack效率高達(dá)近90%，為吉利汽車的汽車設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與測(cè)試等提供了強(qiáng)勁的算力保障。同時(shí)，此項(xiàng)目還開(kāi)創(chuàng)了高性能計(jì)算與xCloud云計(jì)算相結(jié)合的先例，讓高性能算力更靈活的助力業(yè)務(wù)實(shí)際應(yīng)用。基于共同的低碳理念與先進(jìn)技術(shù)，聯(lián)想與吉利將持續(xù)深化合作，共同打造綠色低碳在制造行業(yè)的最佳實(shí)踐。

目前，聯(lián)想溫水水冷技術(shù)已連續(xù)多年入選工業(yè)和信息化部編制的《國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心先進(jìn)適用技術(shù)產(chǎn)品名錄》，并被選入國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室主辦的首部《攜手構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)空間命運(yùn)共同體實(shí)踐案例集》。聯(lián)想溫水水冷技術(shù)已成為我國(guó)推廣高效節(jié)能技術(shù)的卓越實(shí)踐與行業(yè)標(biāo)桿。

憑借業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的低碳節(jié)能技術(shù)與業(yè)務(wù)布局，聯(lián)想已經(jīng)成為高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的領(lǐng)導(dǎo)者。未來(lái)，聯(lián)想也將持續(xù)以綠色算力釋放行業(yè)新動(dòng)能，助力百業(yè)千行綠色低碳轉(zhuǎn)型，賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。