數據中心科幻小說可能離現實又近了一步：研究人員介紹了一種新的系統，這種系統採用浮動的IT設施，利用平流層的自然低溫進行冷卻。
數據中心行業對利用創新的可持續解決方案並不陌生。地球的自然環境長期以來一直被用作提高能源效率的一種手段，從在較涼爽的北歐國家建造數據中心，再到利用地下深處水庫甚至閒置礦井的地熱冷卻數據中心。
但是，飛行數據中心怎麼可以在平流層保持自然涼爽的同時收集太陽能呢？對於沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)的研究人員來說，這個未來概念可能很快就會觸手可及。
支持數據中心的高空平台
今年9月一份題為「數據中心支持的高空平台：綠色計算替代方案」的報告，評估了高空平台（HAP）的潛在能源效益，高空平台是一種概念性的數據中心系統，伺服器安裝在充滿氦氣的、飛艇狀的飛艇。
KAUST大學電腦、電氣和數學科學以及工程部門的研究人員表示，由於平流層的自然低溫及其收集太陽能的能力，數據中心支持的HAP可以實現巨大的能源效率。
HAP不是一種成熟的數據中心設施，而是通過電子方式連接到地面上的、更為傳統的數據中心。然而據稱，僅將部分地面工作負載轉移到飛行數據中心就可以節省高達14%的能源需求。
KAUST大學的研究人員解釋說：「我們對數據中心支持的高空平台在實際條件和現實條件下的運行進行了深入分析，檢查了飛行條件、能耗模型、收集的能源需求以及傳輸鏈路的可靠性等因素。」Osama Amin、Basem Shihada和Wiem Abderrahim共同撰寫了這篇論文。
地面數據中心與不同數據中心高空平台部署場景之間的比較
HAP如何維持生存？
在解釋HAP設施如何保持浮力的時候，Abderrahim解釋說：「這種數據中心支持的HAP充滿了氦氣，就像傳統的飛艇一樣。HAP應該有一個固定的定位，並且不應該移動。但是，考慮到平流層中的風速很高，我們需要一種克服風阻力效應的推進運動來穩定HAP。」
這種推進能源將由白天產生的太陽能和夜間以鋰硫電池或氫燃料電池形式存儲下的能量提供。
研究人員表示，HAP消耗的能量將用於：
推進力：包括定位和穩定HAP所需的能量。
有效負載：這是HAP中託管的伺服器的計算能量，取決於伺服器特性和工作負載特性。
通信：包括與地面數據中心進行無線通信所使用的能量，涵蓋了從地面數據中心接收卸載工作負載、對其進行處理、然後將任何所需處理數據發送回數據中心所需的能源。
天上的Pi？
應該指出的是，他們提出的解決方案在很大程度上仍然是一個理論概念，研究人員強調了高空平台數據中心變成現實需要克服的眾多挑戰。
Amin表示：「數據中心支持的HAP面臨兩大挑戰，即技術和財務。從技術角度來看，平流層惡劣的天氣條件需要部署經過特殊改造且更具彈性的電子設備。此外，飛艇和伺服器的維護頻率對於平衡計算服務質量和HAP任務持續時間之間的權衡來說是至關重要的。」
Amin補充說：「從財務角度來看，應該考慮到數據中心支持的HAP的經濟可行性。HAP平台和空中伺服器成本等資本支出，以及能源成本等運營支出，必須納入盈利能力的整體評估中。」
Omdia雲和數據中心研究實踐首席分析師Alan Howard認為：「暫時忽略這些高空平台商業化的技術和財務挑戰，令人印象深刻的是，我可以運行一組伺服器而無需支付任何電力費用。」
「要實現這一點，還有很長的路要走，但從根本上來說，能夠在不需要冷卻和電網電源的情況下運行數據中心，這是一個有趣的概念。」
英國數據中心專業公司Pulsant的環境與可持續發展負責人Helen Munro表示：「很高興看到這些創新想法，這些想法將挑戰我們以不同的方式思考我們將數據處理活動定位在哪裡，以實現更高的可持續性。」
「通常我們仍然需要保持本地處理，特別是在低延遲應用中。但在很多情況下，我們應該推動自己去更多地思考我們在何處以及何時處理和存儲數據。事實上，我們不必到達平流層——較涼爽的環境和較低的電網碳強度已經讓不少北歐地區的數據中心從中受益。
心態的改變
儘管在高達20公里的空中啟動一座浮動的數據中心（並長時間保持在那裡）面臨著巨大的技術挑戰，但這項針對高空平台的最新研究正值數據中心行業面臨著一場關於可持續性的艱苦奮鬥。
據稱，數據中心目前約占全球用電量的1.5%，並且未來幾年數據中心能耗的年增長率還將呈指數級增長，對新解決方案的需求變得比以往任何時候都更加重要。
Munro表示：「我相信我們需要改變思維方式，這將有助於對計算工作負載的位置和時間採取一種動態的方法，這樣我們就可以更好地了解IT資源的消耗方式，而且關鍵是要認識到，實現完全可持續發展需要數十年的努力和社會層面的變革，在這個過程中，與客戶、供應商、監管機構、創新者和我們社區的合作是非常重要的。」
展望未來，研究人員表示，他們將繼續完善技術模型，並為數據中心支持的HAP開發經濟的模型。
「我們的最終目標是為滿足數據中心資源不斷增長的需求開發出可行的、高效的、且可持續的解決方案做出貢獻，我們計劃在工業合作夥伴的幫助下繼續開發可行的概念驗證，以證明我們模型的可行性，並為基於HAP的數據中心的運營提供切合實際的見解。」
