人工智能在數(shù)據(jù)中心有什么價值

有些人認為，人工智能（AI）理解和解決問題時近乎具有神秘的力量。而人工智能廣泛應用于人們日常生活的許多領域，因此，實現(xiàn)這一目標的硬件開始在數(shù)據(jù)中心中應用。

數(shù)據(jù)中心本身存在一系列復雜的問題，包括優(yōu)化和預測。那么，如何采用人工智能這種神奇的技術來改善數(shù)據(jù)中心運營？

將人工智能應用在數(shù)據(jù)中心

機器學習（尤其是深度學習）可以檢查大量的數(shù)據(jù)集，并在其中找到不依賴于人類用來理解和預測數(shù)據(jù)的模型的模式。它還可以預測未來將重復出現(xiàn)的模式。

如今的數(shù)據(jù)中心設施越來越成熟和齊全，傳感器可以提供大量有關IT性能和環(huán)境因素的實時和歷史數(shù)據(jù)。2016年，為了提高效率，谷歌公司將人工智能應用到數(shù)據(jù)中心上，得到了業(yè)界關注。

谷歌公司使用其擁有的人工智能技術DeepMind來優(yōu)化其數(shù)據(jù)中心的冷卻。2014年，該公司宣布其數(shù)據(jù)中心工程師Jim Gao正在使用人工智能技術來實現(xiàn)推薦引擎。

2016年，該項目利用神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化了谷歌公司在新加坡的數(shù)據(jù)中心的冷卻設施，這些神經(jīng)網(wǎng)絡學習如何預測數(shù)據(jù)中心的溫度，并提供了積極應對的建議。

根據(jù)DeepMind的研究工程師Richard Evans的說法，該結果使該數(shù)據(jù)中心的冷卻費用減少了40%，而PUE（能源使用效率）減少了15%。他表示，“由于算法是理解復雜動態(tài)的通用框架，因此我們計劃將其應用于數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的其他挑戰(zhàn)?！?/p>

該公司2018年宣布的下一步計劃是自動運行數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，人工智能系統(tǒng)在工作人員的監(jiān)督下調整數(shù)據(jù)中心的運行設置。為了確保冷卻系統(tǒng)安全運行，運營團隊限制了其設置，因此只節(jié)省了30%的冷卻費用。

該系統(tǒng)每五分鐘用數(shù)千個傳感器對數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)拍攝一次快照，并將其輸入云中的人工智能系統(tǒng)。這預測了潛在的行動將如何影響未來的能源消耗，并選擇了最佳的選擇。這將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，由本地控制系統(tǒng)驗證，然后實施。

項目團隊報告系統(tǒng)已經(jīng)開始產(chǎn)生出乎意料的優(yōu)化效果。Dan Fuenffinger來自谷歌公司的一家數(shù)據(jù)中心運營商，他采用該系統(tǒng)工作了很長時間，他說：“我們看到人工智能學會利用冬季的低溫條件，產(chǎn)生比正常溫度更低的冷卻水，這真是令人驚訝，因為這樣可以減少數(shù)據(jù)中心內冷卻所需的電能?！?/p>

Jim Gao表示，這個成功案例證明了該系統(tǒng)可以安全有效地運作。其決策將受到安全規(guī)則的審查，運營人員可以隨時接管。

在這個階段，谷歌公司的人工智能優(yōu)化只有一個客戶，那就是其自身。但這一想法得到了學術界的大力支持。

穩(wěn)定性很重要

加拿大安大略省麥克馬斯特大學計算基礎設施研究中心（CIRC）負責人Suvojit Ghosh表示，人類和簡單的基于規(guī)則的系統(tǒng)可以對任何情況做出反應，但是當環(huán)境發(fā)生變化時，它們的反應并不相同，而人工智能可以做得更好，因為它能夠預測變化。

Ghosh說，“我們知道運行的服務器過熱將會導致宕機。但如果有溫度波動，這種情況顯然會更糟。簡單的規(guī)則使數(shù)據(jù)中心迅速達到最佳穩(wěn)態(tài)位置，但在此過程中，它們會使溫度突然發(fā)生階段性變化，結果發(fā)現(xiàn)這會浪費很多能量。如果溫度條件經(jīng)常變化，那么其能耗可能抵消收益。如果環(huán)境溫度已經(jīng)達到21℃～27℃，然后再下調的話，將會浪費電能?！?/p>

一些數(shù)據(jù)中心服務商為此做出了回應。數(shù)據(jù)中心基礎設施管理（DCIM）服務商已經(jīng)采用了人工智能技術，而一些已經(jīng)在進行預測分析的公司已經(jīng)采用了機器學習技術。

分析機構Romonet公司聯(lián)合創(chuàng)始人Zahl Limbuwala說，“當前機器學習的各個方面都處于平臺的初始數(shù)據(jù)處理階段，在將傳感器和儀表的原始數(shù)據(jù)輸入預測建模引擎之前，對其進行標準化、清理、驗證和標記。”

電力和冷卻方面的智能化措施有不同的名稱。例如華為公司的電力、冷卻和DCIM智能化技術名稱分別稱之為iPower、iCooling和iManager。

與谷歌和其他公司一樣，華為公司從簡單的實際步驟開始，例如使用模式匹配來控制溫度并發(fā)現(xiàn)制冷劑泄漏的證據(jù)。在電力系統(tǒng)中，它致力于使用人工智能識別和隔離設備故障。

該公司高級營銷經(jīng)理Zou Xiaoteng表示，在擁有1，540個機架的廊坊數(shù)據(jù)中心，華為公司大幅降低了使用iCooling技術的PUE值。該數(shù)據(jù)中心設施的功率密度約為每機架6kW，IT負載率為43%。

DCIM供應商Nlyte公司在2018年將其工具與世界上最知名的人工智能項目之一IBM公司的Watson集成之后，將其應用在DCIM產(chǎn)品中。

Nlyte公司首席執(zhí)行官Doug Sabella當時預測，人工智能技術增強DCIM將帶來偉大的成就。

他說，“簡單的事情就是預防性維護。但是，除了預測性事物之外，工作人員借助DCIM更好地管理工作負載。在應用程序性能管理方面需要考慮一些問題：可以根據(jù)有限的數(shù)據(jù)集選擇要放置工作負載的位置，那么將它放在公共云中還是私有云中？有助于確定位置和基礎設施的屬性是什么？

這一決定中并沒有包含整體關鍵信息，但從人工智能的角度來看，可以幫助數(shù)據(jù)中心實際減少工作負載和優(yōu)化工作負載，并降低工作負載失敗的風險。我們看到人工智能對數(shù)據(jù)中心的運營將產(chǎn)生巨大的影響?！?/p>

IBM Watson公司物聯(lián)網(wǎng)北美市場營銷負責人Amy Benett看到了另一個實用的方面。他說，“人工智能作為數(shù)據(jù)中心團隊的新成員可以一直工作卻不會感到疲倦。”

據(jù)報道，Watson技術在醫(yī)療保健等要求更高的領域并沒有像承諾的那樣達到預期效果，這讓Watson的表現(xiàn)有些黯然失色。但應用在數(shù)據(jù)中心可能是其恢復良好聲譽的舞臺。數(shù)據(jù)中心的關鍵設施的管理要比人體健康簡單得多。

下一階段的發(fā)展

Ghosh說，“現(xiàn)在是人工智能解決更大問題的時候了?！边@與Sabella的觀點相呼應。在最初的應用之后，提高功率和冷卻效率的努力最終實現(xiàn)了收益。在這一點上，人工智能可以開始管理加載的內容。

Ghosh 表示，“使用計算歷史記錄的成本進行智能負載平衡或容器編排，可以降低特定應用程序的能源成本。這可能會節(jié)省一半的IT能源成本。只需使用人工智能來安排工作，而這不會考慮關閉閑置服務器或其他類似的事情。”

除此之外，Ghosh還在數(shù)據(jù)中心進行設備運行聲音的人工智能分析。他說，“經(jīng)驗豐富的員工會根據(jù)設備運行的聲音知道出了什么問題。”

華為公司高級經(jīng)理Zou Xiaoteng說，“如果變壓器出現(xiàn)問題，其噪聲模式會發(fā)生變化。通過學習變壓器的噪聲模式，人工智能可以使用聲學技術來監(jiān)控變壓器的運行狀態(tài)。”

Ghosh說，“這種方法允許人工智能超越專家具有的知識和經(jīng)驗，并了解人類認知永遠無法理解的東西。在接下來的10年，我們將能夠在故障發(fā)生之前對其進行預測。我希望能夠創(chuàng)建一種能夠完全消除預防性維護需求的算法?！?/p>

華為公司高級經(jīng)理Zou Xiaoteng認為還有一些好處是，人工智能可以將資源利用率再提高20%，同時減少人為錯誤。

他對人工智能的應用進行了分級。零級數(shù)據(jù)中心是一個完全采用人工管理的數(shù)據(jù)中心;第一級數(shù)據(jù)中心的基本功能是采用傳感器可視化數(shù)據(jù)中心設施;第二級數(shù)據(jù)中心可以為工作員提供一些幫助，實現(xiàn)無人值守部分功能，人工智能技術將向工程師報告情況，工程師將做出適當?shù)捻憫?第三級數(shù)據(jù)中心可以提供根本原因分析和虛擬幫助來解決問題。華為公司的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)到達了這個階段。

他說：“在未來，我相信可以使用人工智能來預測是否存在任何問題，并使用人工智能實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的自我恢復。”

他預測，在這個階段，DCIM系統(tǒng)甚至可以從專門的人工智能處理器中獲益。華為公司已經(jīng)在嘗試使用其Ascend系列人工智能處理器，在云計算和邊緣方面采用DCIM進行管理。

大多數(shù)用戶目前仍然處于早期階段，但有些用戶顯然對此持樂觀態(tài)度。富國銀行任務關鍵設施現(xiàn)場經(jīng)理Eric Fussenegger表示，“如今，我們使用人工智能來監(jiān)控設定點，采用DCIM加強了數(shù)據(jù)中心設施的控制措施。”

Fussenegger表示，人工智能在未來可以進一步發(fā)揮作用，智能設備可以在數(shù)據(jù)中心的日常實際維護和操作中發(fā)揮更大作用。

他說，“總有一天，機器人可以接管數(shù)據(jù)中心清潔工作或維護IT設備，并且工作人員不必在冷熱通道區(qū)域進行維護。但我認為其工作還是需要工作人員的監(jiān)督?！?/p>

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