超驗駭客中的數據中心和相關的電力問題

關於電影中的數據中心
數據中心是一個專門存放伺服器、路由器、交換機等網路設備，並給這些設備的運轉提供穩定可靠的環境的場所，穩定的環境指的是可靠的電力、合適的溫濕度等。如今的企業運營每天都會產生大量的數據，這些數據構成了企業的歷史，也是企業的血液，作為數據中心，有完整保存並備份這些數據的義務。根據容量不同，數據中心可以分為伺服器機房（每棟大樓都有）、中小型（一些金融機構和企業的分支機構使用）、大型（金融機構總部、政務部門、超算中心等）、超大型（一般是託管，即託管方提供場地、設備和服務，租給企業使用，可以是園區式也可以是獨棟，通信和IT行業使用最多，因為數據量相對最大，例如移動和聯通就是中國目前最大的託管數據中心客戶）。
要了解數據中心就要先了解數據。大家平常見得多的是MB,GB，他們之間的關係是：
1ZB=1024EB
1EB=1024PB
1PB=1024TB
1TB=1024GB
1GB=1024MB
1MB=1024Byte

目前全球一年可產生的數據量為2ZB左右，可以目測下這麼大量的數據連起來可以繞地球多少圈了哇~

電影中提到這個數據中心可以接入全球網路並實施控制，同時還要處理大量的分析運算、識別檢測等，這會帶來數據指數級的爆發增長，一般的伺服器和數據中心是根本無法承受的，所以，作者對此表示十分懷疑，也很好奇到那個時候是否會有更尖端的技術運用於數據處理。


為什麼建在地下？
一個數據中心運轉的關鍵就是電力和製冷。
雖然數據中心屬於精密應用，但等級不同，對於物理環境和內部配置的要求千差萬別，選址、承重、走線、配電甚至水管，「風火水電」樣樣都要考慮。一個高可靠、大數據的Data Center每天會產生大量的數據和熱量，這些數據來自機房內網路設備的數據跑動時帶來的讀寫、交換、存儲和分析，而熱量則來自設備運轉時產生的機械能。如果無法良好地散熱，很容易出現熱點而使伺服器當機，而建在地下時由於少了陽光直射地下層的低溫就形成了一道天然製冷外牆，節能又高效。所以歷史上數據中心的建設都偏向於選址在北方或遠離市中心、可以起到天然降溫的作用。同時，數據中心內對於溫濕度雜質的控制非常嚴格，電影中沙塵滾滾的小鎮和周圍的紅土高地看起來非常像是米國的猶他州，空氣乾燥、沙塵量高，屬於非常惡劣的建設環境。如果直接在地面開建，不僅要佔用光伏空間、增加製冷投入，還需要建立更高級的空氣淨化系統，增加大量不必要的成本。


為什麼要建一個大規模的光伏電站？
-首先在法律上，美國的地一旦買下就是私有的，從地下到天上你都可以用，不像在中國受到諸多限制而無法順利進行大規模建設。（某法律專業童鞋友情提供）
-其次，建一個大規模的地下數據中心和實驗室需要極度高可靠、高質量的電力保障，試想一下，DEPP大叔正在給病人醫眼睛，突然斷電了，那個機器就停在眼球里了（好噁心。。。），如果沒有大型UPS作為緊急備用電源的話，所有的數據都會丟失，DEPP大叔也別想再回到人間了。而光伏的電力供給不僅清潔高效，還可實現即時監控電力質量、靈活調節，同時，在用電單位附近建設光伏，減少了配電損耗，節省輸入成本。
-調峰性能較好，有利於配電系統平衡。
-安全性、可靠性高。由於光伏的系統相對獨立，如果片中的光伏是與集中供電併網的話，兩個系統相對獨立，光伏可以作為很好的支撐，避免發生大規模停電事故。

雖然光伏是個好東西，但也有其弊端。分佈式光伏發電的能量密度相對較低，每平方米分佈式光伏發電系統的功率僅約100瓦，按照電影裡出現的場景大小計算，10平方km左右的光伏系統可以提供約1MW的電量。但數據中心的耗電不可小視，Google在達拉斯的全球最大數據中心，30英畝的建設空間每年耗電量達到103MW。有興趣的朋友可以估算下如何設置供電模型才能給這個耗電怪獸有效供電。

這種自給自足的發電方式，在歐洲國家的應用較為普遍，許多家庭都有自建的小型光伏系統。並且在光伏發展初期給予了相當強的補貼，在可再生能源的發展上，歐盟一直走在世界前列，但最近由於經濟不景氣的原因，高額的政府補貼給一些國家造成了相當大的資金壓力，於是德國率先取消了補貼政策，歐盟也即將逐步取消對可再生能源的補貼。這也將會影響到一些中國投資者和光伏企業在歐洲的業務發展。因為國內光伏產業產能過剩非常嚴重，2011年時，國產的光伏組件有90%都是銷往國外，而在歐洲，中國企業的投資額度也是相當大的。



電影看完後，一方面覺得人工智慧是否真能取代人性是個有趣的話題，另一方面也有幾個很扯的要點覺得有必要拿出來討論討論，也許編劇有考慮到，但導演沒拍出來就有點忽悠觀眾的嫌疑了：
1.大型分佈式光伏電站的建設是肯定會受到國家監管的，比如最牛叉的德國，2012年前規定只要項目大於100kw都要納入監控，2012年後把100KW以下的也加進來了，並且在各項技術上實行了強制性檢測認證，例如基礎的斷路器、逆變器、中低壓配電開關等，如果不符合要求將限期整改甚至停網。不過電影中這個秘密基地一樣的巨型實驗場所似乎開展得也太順利了，沒有政府監管，只有一小撮FBI在跟進，對其開展的人體試驗改進也沒有來自輿論的壓力，有點超現實。。。。我也只能理解為時長限制，略去了這一系列現實問題。。。。


2.聯通全球網路，全球斷電。
現在全球最高級的數據中心也只能處理特定行業、特定地區的數據，在可預見的將來，沒有任何一個實體數據中心可以處理全球的數據，通過一個連接埠接入全球網路並實施控制，甚至全球斷電，這些能力所需的伺服器密度和數量將超乎想像，科幻電影可以這樣拍，但實施起來很有難度。
舉個栗子，在IDC去年的一份報告中顯示，2020年全球數據量將達到40ZB，而2013年這一數字為2ZB左右，過去幾年，全球數據的存儲量以58%的速度在遞增，未來還會更快，而存儲容量增長僅40%。根據這一測算，在2017年時，全球數據總量就會超過存儲容量。雖然可以利用虛擬化技術將數據存儲在雲端，但對於數據運算和分析的能力也是巨大的考研。所以，僅用一個數據中心去cover所有這些數據幾乎是不可能的。唯一的可能是，PINN接入的只是政府數據，這個量會小很多，但這樣的話，也就無法實現全球斷電的功能了。不過也許這正是未來幾十年可以實現的改變吧，畢竟電影的設定據說是在2045年。

最後，我一直在片中肉眼搜索希望能看到我司在數據中心或配電領域的產物，不過可惜除了幾個中文大字廣告一個都沒看到，好奇為什麼沒有想到在一些影視作品中投放贊助，畢竟，美國五角大樓、Google數據中心這些擁有頂尖設計的作品都是我們的產物，在《紙牌屋》、《超驗駭客》、《黑鏡子》這類的作品中進行相關投放，應該是有很好的效果的。


後：感謝某小夥伴留言指出問題，原文已修正。~~~