范式转变中的技术进步之间存在一个共同点，无论是自动驾驶汽车、商业太空飞行，还是微波炉，人们可以触摸和感受到的创新。同样具有影响力的是创新背后的创新，关键材料、组件和基础设施对社会至关重要。创新背后的创新，对社会如此重要但往往被忽视的关键材料、零件和基础设施同样具有影响力。数据中心是这一类别中相对较新的进入者。大多数人不知道最近的数据中心在哪里，但数据中心现在几乎与每个人相连，触及我们生活的方方面面。数据中心行业的领导者和专家通常以大多数人不了解的方式了解数据中心的重要性。他们认识到数据中心是个人数字体验和组织适应和创新能力的基础。他们甚至支持、维持和加速科学创新。但是还有很多容易被忽视的东西。1970年代，美国政府通过了《国家环境政策法案》(NEPA)，以帮助确保政府决策考虑环境、经济和社会影响。到1990年代，私营部门开始通过各种可持续发展举措和实施计划（例如ISO14000环境管理国际标准）将这些考虑纳入决策。这些努力的核心是NEPA的基本目标，即保护人类与自然在“生产和谐”中共存的方式。生产和谐是数据中心技术领导者和专家应该拥抱的目标。数据中心将有助于社会的生产和谐。几千年来，人类一直专注于寻找维持生命的必需品——食物、水和住所。与发电厂、水处理厂、污水处理厂、港口、机场和道路网络一样重要，数据中心是人类和环境福祉的重要引擎。数据中心能够处理和访问弥合信息鸿沟的数据。缩小信息差距可以缩小教育差距。缩小教育差距可以缩小贫富差距。缩小贫富差距将促进更具包容性的社会。通过远程教育、远程医疗、药物开发、智能电网、智能城市、材料科学、人工智能和其他新兴技术进步，缩小这些差距可以导致更智能的人类参与、环境改善的飞跃以及更可持续的社区生活。数据中心是为每个人确保这些机会的基础。随着GPU、DPU和其他新架构的发展，芯片和服务器设计人员正在努力摆脱摩尔定律带来的扁平化，这已不是什么秘密。所有这些创新都依赖于强大的新软件，而新软件又依赖于强大的新硬件。随着计算密度的增加，这种密度的增加意味着数据中心变得越来越热，给冷却数据中心所需的系统的成本、容量和可持续性带来越来越大的压力。这给人们带来了一个基本难题。随着数字化转型帮助经济和社会变得更加可持续，当前的数据中心运营形式正变得越来越不可持续。鉴于该行业迄今为止取得的显着技术进步和增长，就当今的数据中心而言，人类与自然并没有在生产上和谐共存。数据中心是资源密集型的，包括土地、建筑材料、电力、水、强大的温室气体制冷剂和水处理化学品，而且噪音很大。这些资源的获取、连接和交付到数据中心、使用和处置的方式更加复杂，破坏了真正可持续发展的能力。总之，如果人们从一开始就知道并预测数据中心的资源消耗，他们就会以不同的方式构建它们并以不同的方式为它们提供动力。那么，如何使可持续数据中心成为现实？必须应用生命周期方法来更全面地了解数据中心运营的负面影响，以便减少并在很大程度上消除这些负面影响。让我们从电力开始。数据中心消耗大量电力，其中大部分来自燃煤和天然气发电厂。输电距离有时长达数百公里，沿线电能损耗巨大。电力还用于运输水、处理水并将其输送到数据中心。此外，更多的能源用于数据中心的蒸发和冷却系统，以及将废水排放回污水处理厂，在污水处理厂处理后排放到钱。虽然越来越多地采购清洁能源的趋势是良好的开端，但它无法从根本上解决数据中心运行生命周期中能源使用效率低下的问题。然后再了解水的应用，最近才得到应有的重视，但还没有采取必要的行动。蒸发冷却系统通常使用与住宅社区和商业设施相同的供水系统。所有这些水都被浪费了，大部分被蒸发到大气中，其余的被排放到废水系统中。值得注意的是，一些最大和最重要的数据中心往往集中在缺水最严重甚至普遍干旱的地区。为此，近期一些地方禁止新建数据中心。当然，也使用了很多化学品。除了用于生产饮用水和处理数据中心相关废水的化学品外，大多数机械冷却系统使用大量的水处理化学品来防止对数据中心设施内外的工作人员造成潜在危害。此外，数据中心依赖大量的化学制冷剂，这不仅是最强效的温室气体和臭氧消耗物质之一，还会带来重大的运营和合规风险。哪里有技术，哪里就有方法。数据中心技术开发人员利用数据中心运行中使用免费冷却水的复杂性和更高效率，设计出各种手段和方法来显着降低数据中心的能耗。消耗并消除与数据中心冷却操作相关的水消耗、制冷剂、工艺化学品、废水甚至噪音。通过这样做，可以减少与数据中心和市政供水系统的能源消耗相关的温室气体和空气污染。并且数据中心可以完全采购零排放电力。通过再利用较热的排放水来降低成本并提高其他有价值的基础设施（如海水淡化、热电联产、温室和水产养殖）的可持续性，可以实现更大程度的减排。也就是说，数据中心每年将减少近百万吨的碳排放。在水资源方面，数据中心不再需要与当地社区争夺宝贵的淡水供应或向其饮用水和废水基础设施征税。与此同时，这种方法被证明非常适合工业棕地的重建，提供现代绿色基础设施，并在其他服务不足的社区创造数字经济就业机会。这真正体现了实现人与自然之间富有成效的和谐的意义。你还在等什么？一旦被证明对环境无害的替代技术准备好进入市场，市场力量和明智的政府政策的结合可以创造非常迅速的广泛部署。关于市场力量，与当前方法相比，数据中心水冷系统的资本和运营成本都相当激进。它们提供面向未来的能力来处理芯片和服务器设计人员不断创新的任意数量的高价值、高性能计算密度。这些系统也更简单、更耐用，这意味着大多数数据中心都可以在工厂预制和测试，然后交付到世界任何地方进行交钥匙组装，从而显着加快项目完成、调试和运营的时间。在政策方面，政府可以做的最重要的事情是促进更可持续的数据中心基础设施的快速许可和批准。政府还可以通过提高能源效率、用水效率以及消除化学品和噪音的标准，帮助加快采用和使用更可持续的数据中心基础设施，尤其是在积极的经济环境下。例如，15年前，美国政府和私营部门建立了令人印象深刻的公私合作伙伴关系，以实现照明能效的飞跃。通过将激励措施、市场创新和政策合理结合，可以创建一种技术中立的效率标准，企业可以在对制造设施和供应链进行创新和投资时产生这种标准。这一举措带来了更好、更耐用的照明产品，同时随着时间的推移显着减少了电费。
