正在部署的微软海底数据中心
50年前人们将视线瞄准云端之上的月球，今天，微软又将目光沉入万里之下的深海。近日，微软宣布，在苏格兰奥克尼群岛附近的一片海域，一个集装箱大小的海底数据中心已经开始运转。
在云计算中，数据中心担任着不可取代的角色，为了降低运营数据中心带来的大量能耗，微软于2014年开启了Natick项目，探索在深海底部建立数据中心的可能。如今这个项目已经进入了第二阶段，微软尝试运用潜艇技术和可再生能源开发新型海底数据中心，为沿海城市提供高速度、低能耗的云服务。
一、探索大洋深处
数据中心在今天的重要性已经不言而喻，它是互联网的核心，是云计算的物理依托，也是人们利用规模经济效应，安全地存储和处理数据、训练机器学习模型、运行人工智能算法的地方。
近年来，越来越多的企业将网络和计算需求转移到云端，智能手机、机器人等设备也大量地进入人们的生活，计算行业对数据中心的需求呈指数级增长，数据中心正迅速成为21世纪基础设施的重要组成部分，现有的数据中心已经远远无法满足人类的需求。
海底数据中心的想法最初是在微软的年度创新活动“ThinkWeek”中提出的，希望可以利用海水冷却服务器达到降低能耗的目的。除此之外，这个项目还具有多重优势，世界上有一半以上的人口生活在距离海岸约120英里以内的区域，将数据中心部署在沿海城市的附近水域可以极大地缩短数据与用户的距离，使AI驱动技术能够为人们营造更加流畅、真实的用户体验，满足人口密集区域对云计算基础设施的大量需求。
微软Natick项目团队
目前，Natick项目由微软全球资深副总裁、微软研究院新体验与新技术部（New Experiences and Technologies，简称NExT）负责人Peter Lee所领导的团队负责实施。项目最初于2014年7月启动，团队在实验室里用了短短12个月的时间就完成了概念原型机的制作，然后将机器部署到了加州附近一块风平浪静的浅水海域。
经过了105天在海底的平稳运行，原型机在可行性上验证了海底数据中心的设想。Natick项目团队深受鼓舞，开始了项目的下一阶段，尝试在苏格兰附近的欧洲海洋能源中心部署一个完整的、五年免维护的数据中心。
近日，随着部署在欧洲海洋能源中心的北岛数据中心的运行，微软Natick项目又迎来一个新的里程碑。这个阶段的研究工作将为期一年，旨在探索环境可持续型预装数据中心的制造和运维方法，以及在物流、环境和经济上的可行性。根据设想，数据中心的每个单元可以按尺寸定制，并且做到快速部署。
微软CEO萨提亚·纳德拉称Natick项目极具探索性，但很有可能为微软的核心业务做出重要贡献，甚至为整个计算机行业带来变革。
二、“潜艇式”数据中心
运行在海底的数据中心跟潜艇之间存在很多相似之处。本质上，潜艇是一种大型抗压容器，里面安装了各种基础设施，包括用于舰艇管理的复杂数据管理系统等，这些系统需要满足潜艇对于电力、体积、重量、热平衡和冷却等各方面的严格要求。
为了能够建造这种类似潜艇的数据中心，微软与拥有400年悠久历史的法国Naval集团进行合作。Naval集团在军舰、潜艇的工业设计、制造和维护，以及海洋能源应用等方面都拥有全球领先的专业技术。
Naval集团将通常用于潜艇冷却的热交换系统加以改造，用于海底数据中心。系统通过管道将海水直接通过服务器机架背面的散热器，然后排回大海。数据中心排出的热海水可以很快与周围水流融合冷却。
正在装配的海底数据中心
这个长40英尺，拥有12个机架，搭载了共计864台服务器和相应冷却设施的数据中心在法国完成封装、检验。为了最大程度地利用现有的物流供应链来进行运输，这个数据中心的尺寸被设计成与船舶、火车和卡车运输中使用的集装箱大致相当。
团队用一辆18轮的平板卡车将数据中心从法国运送到苏格兰奥克尼群岛。在那里，数据中心被安装到一个填满压舱重物的三角形基座上，然后缓缓沉入117英尺之下的岩质海床。海底数据中心通过铺设的海底电缆与陆上操作中心相连。
三、可持续发展
微软海底数据中心的部署地——欧洲海洋能源中心是潮汐涡轮机和海浪能量转换器的实验场地，这些装置可借助海水的流动产生电力。在那里，潮汐速度最高可达每小时9英里，海面周期性地汹涌着10英尺高的巨浪，如果遇到风暴，海浪高度可飙升到60英尺以上。
同时，海岸上还有高耸的风力发电机和布满屋顶的太阳能电池板，它们每天以100％可再生能源的方式为岛上10,000名居民提供丰富的电力。海底数据中心的电力供应也将来源于这些可再生能源。满负荷运行时，数据中心的功率将低于250千瓦。
苏格兰奥克尼群岛上的风车
微软希望数据中心可以做到电力自给自足，而将数据中心建在海洋可再生能源设施附近只是这一愿景的第一步。未来，这样的数据中心将部署在数据所能触及的任何地方，满足所有客户对计算能力的需求。这样，在一些缺乏可靠电力供应的地区就无需配备昂贵的备用发电机来应对电网故障等情况。
海底数据中心可以借助大洋深处提供的不间断免费冷却系统节省大量的成本，同时还可以促进海上风力发电场、潮汐涡轮机组等海洋可再生能源行业的共同发展。
在接下来的12个月里，Natick项目团队将密切监测海底数据中心，详细记录功耗、湿度、声音强度和温度等各个方面的数据。
目前，Natick项目仍然处于研究阶段，需要通过目前阶段的实验，确定在人口密集区域周边运营集装箱式海底数据中心的经济可行性，为这个需求急剧增长的世界提供更便利、更经济、更快速、同时对环境更友好的云计算服务。
微软全球资深副总裁Peter Lee表示，“不管海洋数据中心最终能否成功，我们都能从研究过程中学到很多东西。这个过程中我们了解到的关于磁盘故障、机架设计、冷却系统机械工程等方面的知识都将对常规数据中心的建立和运营产生帮助。”
