可持续计算蓝皮报告.pdf

中国信息通信研究院泰尔系统实验室IBM（中国）有限公司2022年12月可持续计算蓝皮报告可持续计算蓝皮报告(2022 年)(2022 年)前前 言言 2015 年联合国发展峰会上通过的2030 年可持续发展议程提出了 17 项可持续发展目标，旨在解决社会、环境和经济问题，让全球走向可持续发展道路。党中央、国务院高度重视经济社会绿色低碳发展，习总书记多次作出重要指示，强调要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，这是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。同时，党的二十大报告提出：“我们要加快发展方式绿色转型，实施全面节约战略，发展绿色低碳产业”、“推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式”、“积极参与应对气候变化全球治理”、“促进数字经济和实体经济深度融合”。信息技术已经成为推动高质量发展、经济社会全面绿色转型的重要创新力量。而其中的计算技术已经融入到国计民生的方方面面，小到视频浏览，大到探索太空。海量、精密的计算技术不仅为通信和互联网行业所专属，而越来越多地为生产、生活、生态数字化转型注入新动能。基于此，中国信息通信研究院泰尔系统实验室联合 IBM（中国）有限公司，结合双方对可持续计算的深刻洞察、技术研究和业务实践，共同发布此报告，致力于推动行业可持续发展。本蓝皮报告首先阐述了可持续计算的概念演进和定义以及国内外标准和政策现状；其次，对可持续计算的总体架构进行了介绍，进而给出了可持续计算的技术内涵、评价体系、战略选择及实践；最后对可持续计算的未来发展进行了展望。目目 录录 一、可持续计算概念.1（一）可持续计算的概念演进.1（二）可持续计算定义及架构.3 二、可持续计算内涵.5（一）可持续计算基础设施.5（二）可持续云计算技术与平台.14（三）可持续业务应用.19 三、可持续计算评价.23（一）安全合规.23（二）稳定可靠.27（三）便捷高效.29（四）绿色低碳.31 四、可持续计算实施.34（一）可持续计算的实施阶段.35（二）可持续计算的实施路径.37（三）可持续计算的实施方案.38 五、可持续计算展望.42 参考文献.42 附录一 可持续计算的全球及中国标准.45（一）ISO 中可持续计算相关标准.45（二）ITU 中可持续计算相关标准.45（三）我国可持续计算相关标准.46 附录二 可持续计算评价指标及相关标准.47 图图 目目 录录 图 1 可持续计算概念演变进程.3 图 2 可持续计算架构.4 图 3 可持续计算技术架构.5 图 4 可持续环境基础设施能耗占比.10 图 5 1 路市电 1 路保障电源供电方案.11 图 6 可持续计算评价体系.23 图 8 可持续计算实施四阶段解析.35 图 9 可持续计算实施方案总体架构.39 表表 目目 录录 表 1 不同存储介质各指标排名.8 表 2 安全合规评价体系.24 表 3 稳定可靠评价体系.27 表 4 便捷高效评价体系.29 表 5 绿色低碳评价体系.31 可持续计算蓝皮报告（2022 年）1一、可持续计算概念 全球气候变化的影响正对全人类生存与发展带来重大挑战，全球主要国家和地区纷纷加速向碳中和迈进。自 2020 年我国提出 2030 年碳达峰、2060 年碳中和的发展目标至今，我国已基本建立了以中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见及2030 年前碳达峰行动方案为顶层统领的“1+N”政策体系，可持续发展已成为各大企业良性发展的紧迫要求。同时，数字经济作为一种全新的经济形态，以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力，已成为我国继工业经济之后的主要经济形态，数字中国建设更是我国统筹推进“五位一体”总体布局、协调推进“四个全面”战略布局的重要实践。本蓝皮报告结合我国碳达峰碳中和发展目标与数字中国发展战略，创新性融合可持续性与数字化两部分社会发展诉求，首次提出可持续计算概念可持续计算概念，并深入阐释了可持续计算的内涵、评价体系与实施路线可持续计算的内涵、评价体系与实施路线，旨在推动并引领全社会数字化绿色化协同发展，助力我国双碳目标实现，推进“双碳”战略与数字中国建设。（一）可持续计算的概念演进（一）可持续计算的概念演进 全球计算技术主要经历了大型机、小型机及 PC 机、云计算三个时代，即将迎来以量子计算等新兴计算技术为代表的新时代。大型机时代以 IBM System/360 大规模商用电子计算机系列为代表，采用“服务端集中”的计算模式。小型机及 PC 机时代以美国数字设备公司可持续计算蓝皮报告（2022 年）2（DEC）推出的 PDP 系列小型机及 IBM 的商用 PC 机系列为代表，采用“服务端和终端并重”的计算模式。云计算时代3以 AWS 公有云和 IBM 混合云为代表，采用“服务端为主，终端为辅”的计算模式。量子计算以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉原理实现并行计算，与传统计算模式相比，运算速度更快，将给现有计算能力带来质的飞跃。中国计算机产业历经 70 年发展至今，我国超算数量及规模均已跻身世界前列2。可持续发展的概念最早于 1987 年由世界环境与发展委员会(WCED)在报告我们共同的未来中提出，定义为“能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。3从内涵来看，可持续发展包括社会、环境、经济三个方面。我国早在 1995年 9 月中共十四届五中全会便将可持续发展战略写入 关于制定国民经济和社会发展“九五”计划和 2010 年远景目标的建议，把可持续发展作为基本战略之一。可持续计算概念伴随可持续发展以及计算技术迭代而诞生并演进。图 1 展示了可持续计算的演变进程，1992 年美国环境保护局（Environmental Protection Agency,EPA）启动能源之星“Energy Star”计划4，由此衍生出“绿色计算”或者“绿色 IT”。随着 IT 能耗问题逐渐突出，业界提出了负责任的计算、可持续计算等相关概念。2007年，绿色网格（The Green Grid）5成立并提出了数据中心电能使用效率（PUE）概念。可持续计算蓝皮报告（2022 年）3来源：IBM、中国信息通信研究院 图 1 可持续计算概念演变进程 我国政府和各机构也相继颁发了相关政策，2021 年 11 月由国家发改委等机构制定的 贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和 5G 等新型基础设施绿色高质量发展实施方案中提出加快建设绿色数据中心6；2021 年 11 月工信部制定了“十四五”信息通信行业发展规划，提出深化基础设施共建共享，促进形成绿色生产生活方式，形成数网协同、数云协同、云边协同、绿色智能的多层次算力设施体系，推动计算资源集约部署和异构云能力协同共享，提高计算资源利用率7；2022 年 1 月国务院发布了“十四五”数字经济发展规划，提出加快实施“东数西算”工程，推进云网协同发展，提升数据中心跨网络、跨地域数据交互能力，加强面向特定场景的边缘计算能力，强化算力统筹和智能调度8。（二）可持续计算定义及架构（二）可持续计算定义及架构 广义的可持续计算广义的可持续计算，是以环境友好为目标，以 IT 软硬件、配套设施及业务应用为要素，实现全局绿色、高效、可靠、安全的计算模可持续计算蓝皮报告（2022 年）4式。而狭义的可持续计算狭义的可持续计算，以新材料、新技术等科技创新为驱动力，以技术与平台、基础设施在规划、设计、开发、运行、维护、升级、废弃回收等全生命周期的所有活动为重点环节，以优化清洁用能、提升计算水平，保障不间断服务、快速响应安全事件为目标的计算模式。来源：IBM、中国信息通信研究院 图 2 可持续计算架构 可持续计算基础设施、云计算技术与平台、可持续业务应用成为可持续计算三个要素。其中，“可持续计算基础设施”涵盖面向新材料、新工艺、新技术、新产品的可持续计算基础要素、以计算、存储及网络先进设备为代表的可持续 IT 基础设施，以及可持续环境基础设施等。“可持续云计算技术与平台”致力于实现应用开发、部署、运维、管理、自动化、安全保障等功能，以满足业务敏捷创新与核心业务可靠运行的双重需求。“可持续业务应用”基于可持续计算基础设施及可持续云计算技术与平台，结合实际应用，推动各行业绿色发展。可持续计算蓝皮报告（2022 年）5安全合规、稳定可靠、便捷高效、绿色低碳成为可持续计算四大特征。这四个特性为可持续计算设置了标准基线，并为可持续计算技术的发展提供规范参考。其中，“安全合规”给出了企业实施可持续计算不可逾越的红线，帮助企业规避风险。“稳定可靠”对于企业的可持续计算提供保障，确保计算过程不间断。“便捷高效”是在整个可持续计算的生命周期中，实现最优运行及维护。“绿色低碳”是可持续计算的最重要特征,碳达峰、碳中和目标是可持续计算的内在要求。合规、优化、转型、引领四个层次将成为评估企业及机构可持续计算成熟度的重要阶段，帮助其明晰实现可持续计算的挑战及差距，确定战略选择，并规划实施路径。合规，是指符合国家和地方政府相关的政策和法规；优化，是指进一步提升企业及机构运营效率；转型，是指重塑企业及机构业务模式；引领，是指带动行业发展，共创可持续生态。可持续计算蓝皮报告（2022 年）5二、二、可持续计算内涵 来源：IBM、中国信息通信研究院 图 3 可持续计算技术架构（一）（一）可持续计算基础设施可持续计算基础设施 可持续计算基础设施，由基础要素、IT 基础设施、数据中心基础设施三部分构建而成，由下至上支撑承托，相互作用。1.可持续基础要素 可持续计算基础要素指为可持续计算基础设施提供底层支撑的“新材料”、“新工艺”、“新技术”、“新产品”四个方面。新材料泛指新近研发中具有优异性能的结构材料和有特殊性质的可持续计算蓝皮报告（2022 年）6功能材料，包括石墨烯、超导材料、新型合金、新型半导体等。新材料的应用能有效提高对清洁能源的高效利用，促进关键技术突破并推动产业化，提升产品安全、稳定、高效、绿色性能。例如，石墨烯材料因其优异的光学、电学、力学特性，在高敏传感器、新能源电池、微纳等的研发制作中发挥独特作用。新工艺泛指创新研究出的产品制造加工方法，包括超导储能、碳纳米管工艺、X 纳米制程等，能够帮助节约能源、减少废物污染、提升制作精度和应用性能等。例如，超导储能运用了超导磁体环流，具有功率大、质量轻、体积小、损耗小、反应快的特点，应用于电网存储传送可以避免用电高峰和低谷时的供求矛盾。新技术指随着近年来节能减排要求日益提高而不断涌现的相比于传统方案更具环境友好性的新一代技术，例如硅光子技术、量子技术，机密计算、液体冷却、自然冷却、气隙隔离等，各类新技术的应用可有效提升计算能力与节能绿色水平。新产品泛指基于新材料、新工艺、新技术而逐渐兴起的具有巨大可持续潜力的新兴技术成果，包括专用芯片、量子芯片、加密芯片、叶脊架构网络，高压直流等。这类新产品不仅保证数据中心在多云与混合云场景下计算、存储、通信的高性能、高扩展性、高可靠性及高安全性，也为可持续云计算技术与平台带来可演进及前瞻性。例如，叶脊架构的扁平化设计帮助提高东西向通信转发率，且支持灵活灵活扩展水平带宽，以动态调整数据中心规模，对优化新型数据中心布局起到推动作用。可持续计算蓝皮报告（2022 年）72.可持续 IT 基础设施 基于可持续基础要素，可持续 IT 基础设施聚焦于计算、存储和网络三个方面，推动计算资源间的合理平衡，对于企业和组织实现可持续计算的目标非常关键。（1）计算基础设施 计算方面的可持续性体现在通用服务器、人工智能服务器等的高性能、高扩展性、高资源利用率、和高 RAS（Reliability 可靠性,Availability 可用性,Serviceability 服务性）和易运维的特点上。高性能的服务器在处理计算密集型工作负载时，提升服务器资源利用率。高扩展性要求服务器应能同时支持纵向扩展和横向扩展，满足企业在发展过程中对 IT 系统建设需求的多样性和复杂性。高资源利用率要求服务器应具备较强的硬件资源管理能力，不同业务间灵活智能调度，以资源共享、错峰使用等方式实现能源资源应用最大化。高 RAS 的服务器将进一步降低机房能耗。易运维指服务器应满足可持续计算高效运维的特性。（2）存储基础设施 存储方面的可持续性一是体现在存储技术上，二是体现在存储介质的选择上，三是体现在存储的应用上。对于存储技术，数据分层存储技术提出了将在线数据信息与存储介质进行最佳匹配的概念，防止访问频率低的信息占用过多昂贵的存储资源。数据压缩技术按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数可持续计算蓝皮报告（2022 年）8据的冗余和存储的空间，有效降低磁盘读写资源占用。采用重复删除技术可以将存储数据的空间缩减为原来的 1/20，延长磁盘备份数据的保存时间，节约离线存储所需带宽。对于存储介质，当前数据中心常用的存储介质，可按照延迟的快慢分为闪存，高性能磁盘，高容量磁盘，以及磁带，但是他们之间的能耗和占地却差别巨大，如表 1 所示。闪存相较于其它同等容量的存储介质，体现出高性能、低功耗和低占地的特点，且内部不存在任何机械活动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振动，采用闪存的存储系统更加符合可持续计算稳定可靠的理念。磁带存储虽然是最古老的存储技术，但其所具有的容量大、占地少、耗能低的特点，使之成为现代化可持续存储不可或缺的一部分，特别是在新兴的互联网企业等非结构化数据密集型企业得到了广泛的应用。表 1 不同存储介质各指标排名 存储介质 延迟（同等性能下）功耗（相同容量下）占地（相同容量下）闪存 1 2 2 高性能磁盘 2 4 4 高容量磁盘 3 3 3 磁带 4 1 1*本表格为存储介质四个大类的比较，不考虑每种介质下的具体分类。*同等性能：对于磁盘、闪存来说，性能指的是每秒读写次数（IOPS）；对于磁带来说，性能指的是带宽（固定时间可传输的数据量）。对于存储应用，可通过软件应用实现分级存储管理模式，其功能与数据分层存储技术类似，使之既可以实现准实时数据访问，同时又将整个数据中心的存储成本及功耗降到最低。（3）网络基础设施 网络基础设施的可持续性着力于网络硬件设施和网络技术两个可持续计算蓝皮报告（2022 年）9方面。在硬件层面，目前热度较高的设施及设计架构包括硅光技术、叶脊架构和大容量交换机等。硅光技术采用基于硅材料的 CMOS（互补式金氧半导体）微电子工艺实现光子器件的集成制备，将原来众多光、电元件分离的器件缩小并集成到一个独立的微芯片中，帮助缩小组件体积，减少空间占用，降低芯片成本。网络的叶脊架构克服了传统三层网络构架的局限，符合未来网络高密度布线的趋势，为数据中心提供了一种可扩展、高效、高安全性的数据传输方式，为企业可持续发展提供更大的潜能。分布式缓存架构下交换机比普通交换机缓存能力更大，大幅度避免网络拥堵造成的服务质量下降，实现对业务的精确识别与控制，符合可持续计算稳定高效目标。技术层面主要关注可持续的微单元网格技术、网络设备虚拟化、能源感知技术和可编程网络。可持续的微单元网络技术通过计算不同时间段需要保持活动单元的最佳数量，动态调整最佳的接入和回程策略，以减少流量功耗、降低资源成本Error!Reference source not found.。网络设备的虚拟化通过模拟现实世界包括路由器、交换机、防火墙在内的物理硬件功能，打破物理结构之间的壁垒，减少对特定硬件和操作系统的依赖，提高网络灵活性，降低制冷、空间等方面的资源消耗。具有能源意识的可编程网络通过将携带能源意识的流量工程加入到 SDN（软件定义网络）中，帮助企业灵活管理能源的同时减少能源消耗，符合绿色低碳、高效运维的可持续计算特性。Error!Reference source not found.Error!Reference source not found.可持续计算蓝皮报告（2022 年）103.可持续计算环境基础设施 面向数据中心的环境基础设施是为 IT 基础设施提供运行所需环境的设备、系统以及场所，包括供电系统、温控系统、机柜系统、综合布线系统、监控与管理系统、消防系统等。IT 信息化和移动互联网的飞速发展，带来信息行业数据中心的设备数量大幅增加，由此导致数据中心机房能耗、制冷、空间成本的大幅增长。其中，能耗占比较高的是供电系统和温控系统，超过整体能耗的 50%，如图 4 所示。可持续环境基础设施涉及电气、传感、制冷等多个技术领域，复杂度高，在提质增效、绿色低碳发展方面具有较大的优化空间。但值得注意的是，当 IT 基础设施环境适应性更高、对其供能的电网可靠性进一步提升时，会逐步简化环境基础设施的配置，从而大幅减少所对应的能耗与碳排放。因此，随着 IT 基础设施绿色低碳发展，其能耗与碳排放在整个可持续计算即将起到决定性作用。来源：中国信息通信研究院 图 4 可持续环境基础设施能耗占比（1）供电基础设施 供配电系统是从市电到用户，经过高/低压供配电设备实现能源可持续计算蓝皮报告（2022 年）11供给的系统，是支撑可持续计算载体数据中心运行的核心基础设施，为数据中心的主设备和辅助设备提供电力运行保障。随着数据中心节能减排工作的不断深入，供配电领域涌现出了各种先进技术，分别围绕着减少转换环节、智能化管理等方式演进，主要有 1 路市电加 1 路保障电源、巴拿马电源以及末端母线配电系统等代表性技术。为兼顾建设成本和系统效率，业内已逐步采用 1 路市电+1 路不间断电源（UPS）作为可持续计算供电方案。同时，随着 240V/336V直流供电技术的逐步成熟，1 路市电+1 路 240V/336V 直流供电的方案也受到越来越高的关注及应用。来源：中国信息通信研究院 图 5 1 路市电 1 路保障电源供电方案 10kV 交流输入的直流不间断电源技术（巴拿马电源技术）在数据中心内替代了原有的 10kV 交流配电、变压器、低压配电、传统240V/336V 直流供电系统和输出配电单元等设备及相关配套设施，具有高效率、节省空间、低成本、易安装和易维护等显著优势，主要适用于大型、超大型数据中心。末端母线配电系统是即插即用式的智能化末端配电系统，具有体积小、容量大、施工周期短、拆装方便、便于扩容、使用寿命长等优可持续计算蓝皮报告（2022 年）12点。相比于传统配电系统，末端母线配电系统取消了配电列头柜，在同等的数据中心面积下可放置更多服务器。此外，智能母线系统具有集成化电路监控，能够实时监控、传输和控制末端配电，通过人机界面将母线分布图、关键点温升参数、预告警信息、历史参数等通过图形、表单、曲线等多种形式直观显示，为决策层提供最直接可靠的数据依据，达到能效管理与节能降耗等目的。（2）温控基础设施 温控系统是将数据中心内 IT 设备工作时所产生的热量通过热交换带出数据中心外，保持数据中心运行在规定环境温度范围内的基础设施系统。数据中心空调系统主要由控制系统、通风系统、制冷循环及除湿系统、加湿系统和加热补偿系统组成，水冷机组一般还包括冷却水循环系统。蒸发冷却技术是指利用干空气在干热地区实现能（冷）量利用的一项制冷新技术。利用蒸发冷却技术的空调设备和传统机械空调相比，不使用压缩机，耗电设备仅为风机和水泵，充分利用自然冷源，运行功耗低。按照水和空气是否直接接触，可将蒸发冷却技术分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却。蒸发冷却空调采用间接蒸发+直接蒸发复合技术，先利用间接蒸发冷却换热器降低空气的湿球温度，再利用直接蒸发冷却技术等焓降温，最终达到高效制冷目的。背板空调的工作原理是冷空气在机柜内部设备风扇的作用下，被吸入机柜并对设备进行降温，吸热后的空气流向安装在机柜背部的冷却盘管，将热量传递给换热器内的制冷剂，温度降低后的冷空气从背可持续计算蓝皮报告（2022 年）13板吹出，完成空气循环。背板空调的优势主要体现在以下几方面：一是采用无风机设计，减少能耗和噪音；二是由于靠近机柜并安装在背面，可直接对局部热点进行降温；三是占用空间小，不需要架空地板，提升数据中心利用率。全年能效比的广泛应用，推动了在室外环境温度较低情况下采用“自然冷却技术”的发展。其中，“氟泵自然冷却”技术及产品已经得到大规模应用，PUE 优化效果明显。氟泵双循环空调系统，是采用智能双循环设计，在冬季或过渡季室外温度较低时，利用制冷剂泵（氟泵）对制冷剂进行室外循环换热，充分利用室外自然冷源；在夏季或过渡季室外温度较高时，采用压缩机对制冷剂进行压缩循环换热；此种智能双循环设计能够在全年一定时间内不必开启压缩机制冷，大大降低空调能耗。（3）监控与管理系统 数据中心监控系统一般包括供配电监控、空调监控、消防监控、安保监控（包括门禁、闭路监视、通道报警）、漏水检测监控等，更为重要的是融合了数据中心的管理措施，对发生的各种事件都结合具体情况给出处理信息，提示运维人员进行操作，实现科学化管理。设备资产管理是实现可持续计算的重要组成，不仅管理资产本身，还管理与资产有关的能耗、环境、人员、安全等要素。资产管理能够管理设备设施及全部的运维过程，借助平台对关键设备的运行状态进行实时监控，同时 AI 模块能够对大量设备数据进行综合分析，对设备的运行及能耗异常情况通过自动化模型分析提供预警、问题诊断及可持续计算蓝皮报告（2022 年）14解决方案，保障设备设施稳定可靠运行。能耗监测及运维管理系统进一步实现数据中心用能的智能化监测、管理和节能控制，进而提升能效。例如，通过设备物联网技术，采集环境基础设施和设备能耗及碳排放信息，实现对环境设施设备能耗、排放、性能、成本等综合管理。此外，可利用人工智能等手段提高参数监控精度和智能管理，协同优化不同基础设施，提升动环监控系统的整体智慧化水平，并利用大数据手段，实现设备对负荷率、室外环境温度等影响因素的感知和预判，自动调整最优化的制冷方式，达到节能目的。（二）可持续云计算技术与平台（二）可持续云计算技术与平台 依托于底层基础要素、IT 和数据中心的可持续计算基础设施，云计算技术通过混合云、人工智能、区块链的可持续化进一步推动能耗、成本、算力的优化，同时提出符合高效运维、安全合规特性的相关技术与平台，助力可持续计算的发展。1.混合云技术与平台 在 GB/T 32399:2015（等采 ISO/IEC 17788:2014）中，混合云被定义为至少包含两种不同的云计算部署模型。Error!Reference source not found.Error!Reference source not found.混合云可由组织自身或第三方拥有、管理和运营，部署地点不仅包括数据中心，还包括边缘和设备端。混合云技术与平台赋能行业可持续化主要体现在：对资源的动态分配。其主要采用容器化和虚拟化技术隔离计算任务的资源。同时，可持续计算蓝皮报告（2022 年）15根据实时监控数据调整能耗，以达到满意的性能和功率要求。此外，通过简化空闲的计算任务、冗余的数据存储资源及数据副本，节约 IT资源；对大数据平台的支撑构建。结合机器学习工具以及基于场景的预测分析，大数据平台能够满足复杂数据获取、处理、分析和质量管理的要求，提供高透明度的数据解决方案，提高数据可靠性，帮助数据消费者进一步提升对数据产品的信心，同时符合数据访问和监管披露要求。2.大数据技术与平台 基于大数据的储存设备与技术广泛应用于可持续计算中，硬件上涉及专业存储服务器，磁盘阵列，磁带等，软件上涉及分布式文件系统来保证大数据读写的高并发度。汇集海量数据后，使用基于Hadoop,Spark 等的大数据平台，可利用不同的算法对数据进行各种预处理及挖掘。例如使用 OpenCV 对计算机视觉相关的数据进行处理及分析；使用基于统计的机器学习算法对各类数据进行主成分分析、分类、特征抽取、错误数据校正和清洗等等。被预处理后的数据，即可送入人工智能平台，进行进一步的分析。分析完成后，还可以使用大数据平台做出数据后处理，实现可视化等方面的展示。3.人工智能技术与平台 当大量的数据被数据系统或专家进行清洗和预处理后，人工智能平台就能基于它们进行建模分析。人工智能平台硬件上包含通用服务器、人工智能服务器；软件上包含数据标注、基于机器学习或深度学可持续计算蓝皮报告（2022 年）16习的模型训练、模型推理三个部分；从框架的角度来分，会有机器学习和深度学习之分，但由于使用的具体算法或框架不同，可能会增、删平台组建，硬件上也会有不同的取舍。人工智能平台还需要提供基于特定标准的模型转换功能，从而让这些模型能在任意选定的框架下进行推理，尽可能的兼容不同的平台。人工智能平台需要依托容器化的底座，以实现应用的快速配置和资源的灵活伸缩，合理高效使用各种硬件资源。先进的人工智能平台还应具备可信 AI 的分析、模型的自动修正等功能，从而让人工智能真正可靠的应用于各行各业。针对可持续计算本身，人工智能技术可以持续分析来自各层级的各种类型的实时数据，识别异常服务与设备、预测服务与设备失效风险、优化作业调度与资源分配、建议改进方法等。从赋能的角度而言，人工智能技术可以广泛使用在各行业的生产运营、供应链管理、风险分析与预警、ESG 预警与报告等业务环节，帮助企业实现降本增效、安全合规、绿色低碳等目标。4.物联网技术与平台 物联网技术深刻改变着传统产业形态和人们的生活方式，在面向供给侧的生产性物联网应用领域，物联网与工业、能源、农业等传统行业深度融合形成行业物联网，成为行业转型升级所需的基础设施和关键要素。伴随着物联网设备的使用规模不断增加，导致能耗与碳排放不断上升，推动可持续物联网技术规模化应用是物联网发展的重点所在。可持续物联网采用绿色节能技术，以减少能源消耗和碳排放。绿可持续计算蓝皮报告（2022 年）17色传感器网络、绿色云计算网络等已成为可持续物联网的重要组成部分。业界正在开发基于人工智能的能源和设施管理软件，并采用纳米技术设计更小的纳米级设备，以提高功能、能源效率和准确性，同时减小尺寸。物联网平台是一个集成了设备管理、数据安全通信和消息订阅等能力的一体化平台。向下支持连接海量设备，采集设备数据上云；向上提供云端 API，服务端可通过调用云端 API 将指令下发至设备端，实现远程控制。5.区块链技术与平台 区块链可以与人工智能、物联网、大数据、5G 等其他技术相结合，形成综合性一体化的可持续计算解决方案，共同推进和助力行业的可持续发展和绿色数字化转型。此外，区块链能够支撑产业级别合作伙伴生态系统的打造，实现安全、透明的合作模式。主要包含四个技术特征：1)分布式存储技术，可以实现数据灵活高效的冗余配置，改变了灾备管理模式，提升了运维的便捷程度，降低了服务中断时间。2)共识技术，实现生态系统内的数据的分发。3)密码学技术，为区块链上数据安全合规提供保障。4)智能合约技术，作为业务逻辑程序化的载体，区块链实现资产数字化。Error!Reference source not found.可溯源存证是基于区块链具有能够记录交易的全部历史且不可覆盖的特性。对数字资产状态的全生命周期进行跟踪，实现追踪和溯可持续计算蓝皮报告（2022 年）18源，使信息交换更加透明高效，降低假冒产品对市场的干扰，提高消费者信心。Error!Reference source not found.6.运维和自动化技术与平台 为保证全层级1方案业务连续性，可持续计算需提升运维和管理的智能化与自动化水平。该平台打通各层级以及各领域的壁垒，实现实时监控数据的关联；通过人工智能与大数据技术，对运维数据进行分析，加速异常检测、问题诊断与定位、识别与预警潜在失效风险；通过自动化与智能作业调度技术，实现各层级的自动巡检、自动修复、自动校验，提升可靠性、可用性以及运维效率，并根据业务目标(最小能耗、最低碳排、最优成本等)完成作业的编排与调度。此外，人工智能、增强现实、数字孪生等新技术与运维能力的结合，提升混合云 IT 计算环境中各个层面资源的标准化运维水平和运维效率，减少人工参与，降低故障发生率，缩短故障排查与解决时间，完善故障自愈体系，最终实现可持续运维。7.安全合规技术与平台 可持续计算除了提高能源使用效率外，还需要考虑可持续计算平台和服务的安全性及合规性。随着企业的数字化转型，共享数据、上云、远程办公等成为常态化，网络安全逐渐成为企业面临的一大挑战。该平台从识别、保护、检测、响应、恢复五个环节形成一种处理动态网络安全风险的操作流程。在识别环节，对环境设备资产和数字 1 全层级：包含业务应用、混合云技术与平台、IT 基础设施及环境基础设施 可持续计算蓝皮报告（2022 年）19资产基于风险进行评估和治理。身份和访问管理是关键保护措施之一，遵循零信任原则，在各个层级进行细粒度的身份验证和授权访问。随着数据资产价值提升和合规要求趋严，通过加密、脱敏、访问控制等技术手段，在数据的采集、传输、存储、使用和销毁等环节进行安全保护。在检测环节，作为安全防护的最后一道防线，监控全层级中的各个部分，进行综合关联分析，借助人工智能及时识别威胁，分析攻击路径和根本原因。最终通过编排和自动化流程进行全面且快速的响应和恢复，将影响降到最低，保持业务弹性。（三）可持续业务应用（三）可持续业务应用 基于可持续计算基础设施及可持续云计算技术与平台，结合企业实际情况，引导推行可持续业务数据与应用，提升企业清洁用能水平，优化生产运营智能绿色升级，打造行业绿色供应链，完善企业碳足迹与碳排放管理，扩宽 ESG 战略业务，最终全盘推动各行业绿色可持续发展。1.用能结构绿色转型 能源供给侧，提升可再生能源消纳。通过大数据挖掘分析、图像处理技术以及人工智能技术，实现能源信息的快速收集、筛选、分析、归纳、决策，解决大规模可再生能源的发电间断性、波动性、随机性难题。此外，基于数字技术的新能源电站智能巡检、异常排查等智能化运维手段，能够实现风、光等新能源电站的精细化系统化管理。通过收集分析风、光等新能源实时及历史数据，动态调节发电时间及时可持续计算蓝皮报告（2022 年）20长，提升新能源电站运行安全水平及发电效率，满足清洁能源大规模接入的需求。能源消费端，助力企业高效绿色用能。“互联网+智慧能源”体系能够助力企业精细化管理自身能源消耗；精准快速定位高能耗、高碳排放环节；全面分析用能行为，优化电力调度方案，达到提效降碳目的。通过物联网管理平台，企业可实时查看用能统计和数据分析报表。平台将采集的数据统计、处理、分析，直观显示用电异常时间段、同比变化、区域对比规律等信息，分析节能潜力，匹配优化方案，预估未来能耗需求，为企业开展节能减排工作提供决策支撑。能源交易端，提供安全便捷市场服务。通过区块链技术助力企业获得更便捷、更安全的能源交易，有效获取绿色清洁电力渠道。一方面，区块链技术的去中心化可实现用能企业、能源装备企业、设备间的对等、广泛互联；另一方面，区块链技术的信息共享、智能合约可实现用能企业与可再生能源运营企业间的信息交互和共享，提升可再生能源服务水平，加速新能源交易的供需匹配效率。此外，区块链技术能够优化能源交易市场的资源配置，通过链上代码和智能合约，统筹各类供电主体，实现整体的协调优化运行，提高清洁能源在市场交易中的消费占比。Error!Reference source not found.2.生产运营绿色升级 优化改善生产工艺过程。利用智能制造、数字孪生工厂等数字化融合手段，实现企业设备接入管理、应用开发、数据分析、可视化呈现等功能，将工厂的物理数据的全面打通和联动。一、构建全流程自可持续计算蓝皮报告（2022 年）21动化生产线、综合集成信息管控平台、实时协同优化的智能生产体系，实现生产、设备、能源、物流等资源要素的数字化汇聚、网络化共享、平台化协同和优化配置。二、依托工业互联网技术进行生产综合控制，在生产计划、设备监控、流程梳理、优化调度、安全生产等多领域实现智能化，优化燃料供应，大幅度减少能源和原材料的使用。三、通过数字孪生模型反映整个生产过程，并使用人工智能和机器学习进行模拟并优化生产过程和流程。通过数字技术串联企业各个环节、场所，根据业务领域进行网格化管理，最大程度地调配资源以充分发挥生产潜力。全面提升综合管理能力。以制造业为例，可持续计算可支撑实现以下功能：一是通过物联网收集生产数据，建立物料平衡模型、电力模型和热力模型，对高能耗生产装备、工艺过程和生产设备进行在线监测、自动控制、故障诊断及用能优化，降低生产过程的能源和资源消耗。二是通过监控传感设备，采集生产现场相关工艺参数、视频信息、检验相关数据，进行智能质量管理，提高产品合格率。三是通过建立能源综合管控平台，合理制定用能计划，实现能源使用效率提升。四是在生产环境恶劣、劳动强度大、安全风险高的岗位进行机器对人工的替换，提升生产稳定性及精准度。3.供应链绿色协同管理 推动企业供应链绿色协同发展。产品供应链涉及设计、研发、采购、生产、包装、运输、利用及回收等环节，系统庞大且复杂。通过可持续计算技术，连接供应链上下游，提升产品质量、优化企业协作，可持续计算蓝皮报告（2022 年）22打造绿色、透明供应链。通过数字技术，整合上下游信息，提高供应链效率，提升企业对供应链各个环节的管控能力，减少或避免因为信息不对称、不及时造成的业务损失。4.碳排放规划与管理 提升企业和机构碳管理能力与水平。企业碳排放数据是碳达峰碳中和目标实现的重要数据底座，数字技术在碳排放监测、碳核算、碳交易方面都能够发挥重要的作用，物联网、云计算、大数据等技术能提升碳核算的准确性、碳排放监测的实时性、碳数据的可追溯性、便捷性、安全性和可信性。另一方面还可以通过数据分析模型，得出企业和机构碳排放结构，提供企业和机构碳排对标手段，支撑节能管理，帮助企业和机构更好的规划和分配碳排放量。5.ESG 与可持续发展战略 夯实企业 ESG 战略业务数据底座。环境、社会和公司治理(ESG)是一种关注企业环境、社会、治理绩效而非财务绩效的企业评价标准。在碳达峰碳中和目标带动下，企业对 ESG 关注热度提升，致力于通过其促进自身可持续转型。ESG报告披露的信息包括企业碳排放情况，员工的健康、安全信息，生产环境合规情况，企业应对气候变化的行动，公司治理的规章制度等。获取相关数据会增加运营成本，通过可持续计算技术，基于原数据，智能优化数据结构，保证数据的准确性、信息的真实性、报告的全面性，有效降低数据获取、分析及评估成本。除满足合规披露要求，面对环境、社会、治理相关数据变化，可利用可持续计算蓝皮报告（2022 年）23人工智能等技术实现风险预警及决策优化，协助企业落实可持续发展战略。可持续计算蓝皮报告（2022 年）23三、三、可持续计算评价 随着可持续发展的不断深入推进，满足安全合规、稳定可靠、便捷高效和绿色低碳的可持续计算模式日益重要。其中，安全合规是实施可持续计算必须满足的基本要求；稳定可靠与便捷高效为可持续计算提供全方位运营保障；绿色低碳是可持续计算的主要目标，致力于帮助企业实现降本增效。本章节将从上述四个维度梳理了三十余项国内外相关标准，提取近百个关键指标，构建了可持续计算评价体系，如图 6 所示。来源：中国信息通信研究院、IBM 图 6 可持续计算评价体系（一）安全合规（一）安全合规 可持续计算的安全合规下的评价指标及评估方法详见表 2。可持续计算蓝皮报告（2022 年）24表 2 安全合规评价体系 可持续维度可持续维度 安全安全 合规合规 评估方法评估方法 基础设施 云计算平台 业务应用 参考标准见附录二参考标准见附录二 数据完整性和保密性数据完整性和保密性 数据存储应遵循当地法律法规；数据管理权限应得到客户的授权；数据在传输过程中应使用校验码或者密码技术来保证完整性；应支持客户部署密钥管理解决方案，实现自主加解密过程。1 物理安全物理安全 应该选择具有防震、防风和防雨能力的建筑内；机房物理位置承重能力满足机房要求；避免建筑物顶层或地下室。机房出入口应该具备访问控制能力，包括专人值守、门禁卡、生物识别等访问控制方式；机房不同区域之间，设置物理隔离装置。应将主要设备放置在机房内，并对其进行固定和标记设置；应利用光、电等技术设置机房监控和防盗报警系统。1 2 3 4 消防安全消防