编者按：本文原载于CIO Dive档案，最初发布于2018年6月。

海底曾被视为底栖生物与偶发沉船的专属领域，但如今微软正致力于让这片区域同样适合信息技术基础设施的部署。

在实现这一目标之前，人类必须攻克海洋开发的诸多难题——而海洋中仍有大量未被触及的水域。海洋的广袤无垠，以及对节能替代方案的持续探索，正是Project Natick项目创立的核心理由之一：这是信息技术与潜艇技术的一次交汇碰撞。

云服务作为企业本地数据中心的一种虚拟替代方案，使得云服务商承担起数据中心维护与功能保障的主要责任。随着越来越多的企业采用云服务，微软等供应商正积极寻求降低服务器能耗的解决方案，而其中一个方案恰好位于海底。

陆基服务器在冷却与维护方面消耗大量能源与时间。为消除外部干扰因素带来的压力，微软对海底数据中心的研究持续推进，Project Natick项目已进入最新阶段。

微软Project Natick项目经理Ben Cutler坦言，最初听到将计算机浸入水中的设想时，他的反应是“我不会加入那个团队”。但当他以工程师的视角重新审视这一概念后，他发现尽管水下计算机的想法颇为精妙复杂，却并非疯狂之举——他在接受CIO Dive采访时如此表示。

Project Natick项目促成了两大行业的“联姻”：信息技术与海洋技术，而微软在其中已精通前者。该公司转向潜艇制造商Naval Group寻求合作，后者能够提供可再生能源相关解决方案，以补充微软在IT领域的专业知识。

该容器的设计参考了Naval Group水下结构的样式，据微软官方资料显示，它由一个三角形底座固定，并配备“气水双系统”以维持内部数据中心的冷却效果，其原理与陆上数据中心所需一致。

微软的节能探索

数据中心本质上并不利于节能，但Cutler指出，“将数据中心与可再生能源共置一处的想法其实并不新鲜”，然而这一构想确实颇具吸引力。

Project Natick项目不仅是对马萨诸塞州小镇名称的致敬，更是微软对可再生能源前沿领域的追求。与“空间受限”的欧洲相比，美国在海上风电作为替代能源方面的利用并不充分，但正是这一领域为该项目背后的设计者提供了灵感。

潮汐能由海洋洋流产生，其工作原理类似于风力涡轮机，但设备“坐落在海床上，随着水流来回移动”，Cutler解释道。波浪能技术目前仍处于“非常初期”的阶段，而此类研究有望推动其发展进程。

Project Natick是在IT领域一片未开发空间中的实验性尝试。绿色和平组织气候与能源运动高级企业活动家Gary Cook对CIO Dive表示：“这对该行业而言可能是一种创新性方法。”他指出，通过利用海洋冷却，陆基服务器的能源需求有望得到削减。

然而，由于云市场扩张速度过快，Cook认为微软能否“在许多市场中确保可再生能源电力的稳定供应”仍存在不确定性。

其他硅谷企业也在积极致力于减少碳足迹。随着云服务占据存储市场的主导地位，云服务商必须提出创造性解决方案以降低能源消耗。

据亚马逊公司披露，截至2016年底，其全球基础设施约40%的电力消耗来自可再生能源。AWS拥有10个太阳能和风力发电场，每年产生约260万兆瓦时的能源，为其位于俄亥俄州和北弗吉尼亚地区的数据中心供电。

谷歌则利用机器学习技术来理解其数据中心如何实现最高效率。据该公司介绍，模型早期阶段曾告诉工程师，实现完全节能的最佳方式是“关闭整个设施”，工程师不得不教导算法成为“一个负责任的成年人”。

如今，这些模型已帮助谷歌将能源消耗降低了40%，同时风能和太阳能项目也在实际应用中。

至于水下数据中心对环境的直接影响，Cutler表示，目前数据显示差异微乎其微。由于洋流运动，容器周围的水温基本能够自我调节。

Cutler打了个比方：想象将一杯温水倒入河流中，水温可能在倾倒的精确位置略有上升，但会随水流迅速消散。在加州海岸进行的测试中，搭载Leona Philpot的研究发现，温度差异仅为千分之几度。

海洋生物也是一个考量因素，尽管Cutler承认他更担心加州海狮种群对容器的潜在破坏，而非相反。但研究人员仍对服务器发出的声音保持警惕，因为海洋哺乳动物对听觉尤为敏感。

研究人员最终发现，大量鼓虾发出的声音完全掩盖了服务器产生的任何噪音。

尽管如此，微软经常涉足其IT核心领域之外的议题。“看看今天的微软，我们的CEO（萨提亚·纳德拉）确实真心认为，为世界做好事最终会对公司有利，”Cutler表示。微软正在逐步打破行业与环境保护之间的壁垒。

归根结底，“我们都是世界公民”，如果一家公司能够努力减少碳足迹，它就应该这样做，Cutler补充道。

海底数据中心背后的科学原理

传统数据中心对外部环境干扰较为敏感，即使维护得当，也可能出现异常。保护服务器免受干扰的部分措施在于防止其金属部件受损。

Project Natick的研究人员移除了容器内的氧气和大部分水蒸气，营造出干燥、富含氮气的环境。Cutler表示，这降低了大多数服务器“金属对金属连接”发生腐蚀的可能性。

即使采用镀金连接器，瑕疵仍不可避免，湿气也可能渗入。传统上，连接器的分析通常在计算机性能异常时进行。检查时，需要缩回连接器并“刮除”现有的腐蚀部分，他说。但Project Natick项目若一切按计划进行，将完全避免这一过程。

截至目前，尚不清楚Project Natick何时能从研究阶段过渡到商业应用。Project Natick第二阶段已于6月1日在苏格兰海岸启动，计划在水下运行一年。在此期间，微软将收集数据，评估基础设施的完整性及其对周边环境的影响。

但该研究项目也可能为陆上数据中心提供洞察。一个与水下数据中心规模相当的陆上数据中心可用于比较“熄灯运营”（即与人为干扰隔绝的数据中心）的利弊。

让数据中心惠及更广泛人群

浸没式数据中心的一大吸引力在于其对电网的脱离。依赖电网的数据中心会导致电力使用量上升，因为电力必须通过“高压线路”长距离传输，并需系统性增压。据Cutler称，这种长距离传输会造成约5%的电力损耗。

根据2016年发布的《美国数据中心能源使用报告》，预计到2020年，美国数据中心的电力消耗将达到约730亿千瓦时。而“超大规模”数据中心的增长正为未来电力需求定下基调。

如果能源能够在本地生产和使用，则可降低数据中心传统的电力使用效率（PUE）——传统上依赖电池或发电机。相反，潮汐能凭借洋流的规律性，使数据中心的PUE具有更可预测的可靠性。电力由此“与其自身的存储系统集成”，Cutler表示。

PUE是数据中心总电力使用量除以服务器电力使用量，以确定额外开销的比率。例如，PUE为3意味着每使用1瓦电力，就有2瓦用于其他用途。随着时间推移，工程师通过设计控制气流的架构，成功将PUE从4或5降至约2。

共置可再生能源使数据中心无需备用电源解决方案，反而能够拥有能源盈余，从而简化运营。

但现代数据中心本质上是“建筑项目”，这使得其具有不可预测性，Cutler指出。而Natick项目则以制造和工程处理的方式进行，从而实现快速部署和更一致的体验。

地形、气候、电力供应和人员等因素过多，但Natick引入了真正密封的环境，因此“所有这些问题都迎刃而解”，Cutler总结道。