2024綠色算力技術(shù)創(chuàng)新研究報告

綠色算力技術(shù)創(chuàng)新研究報告(2024年)目錄一、綠色算力發(fā)展態(tài)勢 1（一）綠色算力發(fā)展背景 1（二）綠色算力概念內(nèi)涵 3（三）綠色算力發(fā)展演進(jìn) 6（四）綠色算力屬性特征 9二、綠色算力設(shè)施層技術(shù)創(chuàng)新 （一）建設(shè)綠色能源替代，降低供電傳輸損耗 11（二）創(chuàng)新儲能部署方式，探索環(huán)境友好介質(zhì) 13（三）應(yīng)用自然冷卻技術(shù)，突破液冷技術(shù)難點 15三、綠色算力設(shè)備層技術(shù)創(chuàng)新 17（一）優(yōu)化服務(wù)器硬件節(jié)能，發(fā)展動態(tài)能耗管理 18（二）開發(fā)存儲材料及工藝，促進(jìn)數(shù)據(jù)技術(shù)高效 20（三）應(yīng)用無損網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，推動彈性網(wǎng)絡(luò)部署 23四、綠色算力平臺層技術(shù)創(chuàng)新 24（一）迭代資源管理技術(shù)，調(diào)度綠色算力資源 25（二）簡化產(chǎn)品開發(fā)模式，優(yōu)化模型算法效率 27（三）完善環(huán)境監(jiān)測體系，實現(xiàn)智能動態(tài)調(diào)優(yōu) 29五、綠色算力技術(shù)賦能經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展 31（一）加速科研技術(shù)革命 32（二）賦能產(chǎn)業(yè)節(jié)能低碳 33（三）助力社會治理格局構(gòu)建 34六、綠色算力發(fā)展的展望與建議 36（一）加強(qiáng)綠色算力政策保障 36（二）夯實綠色能源底座支撐 37（三）鞏固綠色設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新 38（四）聚焦綠色平臺能力建設(shè) 38（五）深入挖掘應(yīng)用場景價值 39圖目錄圖1綠色算力框架圖 3圖2綠色算力發(fā)展演進(jìn)階段 6圖3綠色算力屬性特征 9綠色算力技術(shù)創(chuàng)新研究報告（2024綠色算力技術(shù)創(chuàng)新研究報告（2024年）PAGEPAGE10一、綠色算力發(fā)展態(tài)勢（一）綠色算力發(fā)展背景2013120201220217（2021-2023年“雙碳”202192021125G等20231020236760每秒1978010830報告，闡述其綠色發(fā)展舉措，積極踐行雙碳目標(biāo)，承諾不晚于2030（二）綠色算力概念內(nèi)涵圖1綠色算力框架圖

來源：中國信息通信研究院綠色算力，是算力基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展的一種1100%Bay(TPUv421《谷歌2023環(huán)境報告》2微軟《2022年環(huán)境可持續(xù)發(fā)展報告》Azure“雙碳”戰(zhàn)略為我國綠色算力技術(shù)創(chuàng)新帶來了空前重要的歷史機(jī)（三）綠色算力發(fā)展演進(jìn)來源：中國信息通信研究院圖2綠色算力發(fā)展演進(jìn)階段1.初級階段（1996-2006年）2.起步階段（2007-2020年）xUE指標(biāo)體系初步形成，數(shù)據(jù)中心能效管理水平成為關(guān)注重點。2007（PowerUsagePUEITIT設(shè)備以外的能耗越低、約節(jié)能。隨后，水資源利用效率Usagefeciens（abnsgeecvne（InratutuesefecvneIUsageEffectiveness，SUE）I（CC（IRPUE2.01.51.4SUEDCIEPUECUExUE能耗指標(biāo)3.發(fā)展階段（2021~2030年）2030xUEIT2022（CarbonEmissionPer,CEPS）指標(biāo)由開IT4.成熟階段（2030年~未來）（四）綠色算力屬性特征全局性全局性長期性先導(dǎo)性項長期的綜合性任務(wù)需要穩(wěn)扎穩(wěn)打、循序漸進(jìn)功能強(qiáng)有效帶動數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，孵化高增長企業(yè)財政、稅收、金融、教育等各體系協(xié)同聯(lián)動、支持配合產(chǎn)業(yè)內(nèi)各領(lǐng)域間優(yōu)勢互補(bǔ)、匯聚合力圖3綠色算力屬性特征

來源：中國信息通信研究院全局性先導(dǎo)性5G“腦力“智慧長期性二、綠色算力設(shè)施層技術(shù)創(chuàng)新ITPUE2022用超大型數(shù)據(jù)中心平均E為16E為14，1.08PUE1.32左PUE1.281.29（一）建設(shè)綠色能源替代，降低供電傳輸損耗數(shù)據(jù)中心作為傳統(tǒng)的耗能大戶，電算轉(zhuǎn)化的載體，運行主要依靠2025的建設(shè)目供配10%+一”94%-95%240V/336VIT設(shè)備供IT設(shè)備，IT97%（99.5%。““源”“荷240V10kV交流輸入的240V（（二）創(chuàng)新儲能部署方式，探索環(huán)境友好介質(zhì)（BB）DPS開多項實驗與測試，證實了其作為數(shù)據(jù)中心電源的可行性。微軟在202273（PEM）燃（三）應(yīng)用自然冷卻技術(shù)，突破液冷技術(shù)難點ITITIT30%-50%在選擇制冷整體設(shè)計方案時應(yīng)充分綜合考慮數(shù)據(jù)中心所在地區(qū)的氣IT3GPUFPGAIDC2023662332351Fin+EPDMIT3華彩杯算力應(yīng)用創(chuàng)新大賽優(yōu)秀案例PUE更低，IT“”三、綠色算力設(shè)備層技術(shù)創(chuàng)新IT（一）優(yōu)化服務(wù)器硬件節(jié)能，發(fā)展動態(tài)能耗管理源使得以擴(kuò)大服務(wù)器規(guī)模來提升算力水平的數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式難以開展。中心IT設(shè)備能耗的90%（IRIS8，AMDARMRISC-VAI對ARMBernsteinARM202340%ARMArm10%近年來發(fā)ARMRISC-VRI）（I。UnixRISC-VRISC-VRISC-V賽道?！啊惫姆忭敿夹g(shù)通過服務(wù)器內(nèi)置的功耗測量模塊來實時獲取服務(wù)CPUCPUBIOSCPUAICPUCPU（二）開發(fā)存儲材料及工藝，促進(jìn)數(shù)據(jù)技術(shù)高效IDC2025175ZB。（SSD）FLASHDRAMSSD30TB100100（周期內(nèi)二氧化碳排放顯著低于硬盤并且磁帶可以大大減少電子垃圾低數(shù)據(jù)中心PUECPUGPUCPUDPU2-2.610%-30%CPU、GPU等大功率存、HDD30%的數(shù)20%（ErasureCode，EC）技術(shù)替30%90%40%100倍2-3.6/50CPUCPUHBlock（三）應(yīng)用無損網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，推動彈性網(wǎng)絡(luò)部署/G.652G.654光纖正在加快落地應(yīng)用當(dāng)中，這種光纖在1.55μm0.18dB/km。G.654E/電、電/光轉(zhuǎn)換。相對于無線傳50%30%網(wǎng)絡(luò)動態(tài)適配技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)彈性智能技術(shù)可通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利SRv6FlexESRv6是IPv6SRv6SR（）給網(wǎng)SDNFlexE（FlexibleEthernetEthernet四、綠色算力平臺層技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用程序、算法等多樣化工具和軟件，給服務(wù)對象提供算力的平臺。（一）迭代資源管理技術(shù)，調(diào)度綠色算力資源ITCPU10％～3020％～50％。展和縮減，進(jìn)一步減少了能源消耗和碳排放。谷歌開發(fā)的開源Kubernetes算力資源調(diào)度技術(shù)不僅適用于企業(yè)自用算力平臺幫助提高資源企業(yè)自用算力平臺可以利用先進(jìn)的資源調(diào)度技術(shù)更好地管理和使用AI4“X86ARMGPUNPU等多種處對于覆蓋用戶范圍更廣的全國性或地區(qū)性算力平臺，資源調(diào)度能4華彩杯算力應(yīng)用創(chuàng)新大賽優(yōu)秀案例2023（二）簡化產(chǎn)品開發(fā)模式，優(yōu)化模型算法效率只需專注于編寫和部署他們的功能即可。例如，Lambda和MicrosoftAzureCPUCPU利用一部分，提供機(jī)器學(xué)習(xí)模型的開發(fā)、訓(xùn)練和部署服務(wù)。和等框架提、AIDLRover存碎片等技術(shù)可以幫助減少內(nèi)存開銷并提高應(yīng)用程序性能。以O(shè)ceanBaseLSMTree（Log-structuredOracleOceanBase100TB壓縮到33TBSQL（三）完善環(huán)境監(jiān)測體系，實現(xiàn)智能動態(tài)調(diào)優(yōu)算力平臺的能效監(jiān)測和評估功能用于監(jiān)測和管理能源消耗和碳ITITPUECPU利用I/OCPUISO/IEC30134CPUIBMCPUCPU人工智能調(diào)優(yōu)是指在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，結(jié)合大數(shù)據(jù)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、AIITDeepMind40%。CenterInfrastructuremanagement,IT24小時資源的使用需求進(jìn)行智能預(yù)測，并綜合異構(gòu)算力歸一、工作負(fù)載ServerlessProfiling）的能力動態(tài)監(jiān)測分析和實時五、綠色算力技術(shù)賦能經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展（一）加速科研技術(shù)革命“”可提供6/秒的（二）賦能產(chǎn)業(yè)節(jié)能低碳雙碳”“”””雙碳”20%-50%。（三）助力社會治理格局構(gòu)建“腦力（鐵嶺“”20228007×24小時15實現(xiàn)了冬奧歷史上首次精確到分鐘級和百米級的氣象預(yù)報。在2023AIAIAIAIAIII）552AI智能創(chuàng)作助手”“”和“”，六、綠色算力發(fā)展的展望與建議展望未來，在尋求可持續(xù)發(fā)展、實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)的時代背景下，綠色算力已成為算力發(fā)展的必選項。為實現(xiàn)綠色算力的高效發(fā)展，政策引導(dǎo)與技術(shù)創(chuàng)新缺一不可，共同構(gòu)成了不可或缺的兩大支撐。前瞻性政策的制定為綠色算力發(fā)展明確方向并提供有力保障，技術(shù)的不斷創(chuàng)新為綠色算力的實現(xiàn)提供強(qiáng)大動力。（一）加強(qiáng)綠色算力政策保障“