我們今天要討論的元宇宙在數(shù)據(jù)中心行業(yè)的應(yīng)用也涵蓋了數(shù)據(jù)中心設(shè)計、建設(shè)到運(yùn)維的全生命周期。事實(shí)上數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生已經(jīng)為數(shù)據(jù)中心元宇宙的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

　　一 前言

　　2021年被譽(yù)為元宇宙元年，那是因為美國一家名為Roblox的元宇宙公司在2021年3月10日上市，成為元宇宙第一股，且市值419億美金，直接逼近百度。互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)字節(jié)跳動、微軟、Facebook、英偉達(dá)、Unity、網(wǎng)易、百度等相繼涌入元宇宙賽道，尤其是Facebook公司在2021年10月28日宣布將公司更名為Meta，即譯為元宇宙，將這一概念推向高潮。Meta平臺將成為一個全新的、功能更多元的互聯(lián)網(wǎng)社交媒體形式，借助VR、AR、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G、區(qū)塊鏈、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)，吸引用戶在3D的虛擬世界中，建立一種類似于現(xiàn)實(shí)生活一樣可以進(jìn)行人際互動，能滿足工作、交流和娛樂的空間。從此，互聯(lián)網(wǎng)世界拉開了元宇宙的序幕。

　　元宇宙并不是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的專屬，越來越多的行業(yè)開始理解和關(guān)注元宇宙，并研究元宇宙在各自行業(yè)應(yīng)用的可能性。元宇宙在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用如生產(chǎn)車間。NVIDIAOmniverseTM是由英偉達(dá)開發(fā)專為虛擬協(xié)作和實(shí)時逼真模擬打造的開放式平臺。元宇宙生產(chǎn)車間提升了工廠設(shè)計和生產(chǎn)的精度、速度，并實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本和提高效率。元宇宙在農(nóng)業(yè)畜牧業(yè)的應(yīng)用如虛擬植物，VR可以在虛擬環(huán)境中體現(xiàn)植物整個生長過程，也可以在短短的幾十分鐘內(nèi)收集到大量的植物生長數(shù)據(jù)等。我們今天要討論的元宇宙在數(shù)據(jù)中心行業(yè)的應(yīng)用也涵蓋了數(shù)據(jù)中心設(shè)計、建設(shè)到運(yùn)維的全生命周期。事實(shí)上數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生已經(jīng)為數(shù)據(jù)中心元宇宙的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

　　二 什么是元宇宙

　　元宇宙概念的出現(xiàn)是在1992年，科幻作家尼爾斯蒂芬森在科幻小說《雪崩》中描繪了一個稱為元宇宙（Metaverse）的多人在線虛擬世界。用戶以自定義的“化身”（Avatar）在其中進(jìn)行活動。主角通過目鏡設(shè)備看到元宇宙的景象，身處于電腦繪制的虛擬世界，其中燈火輝煌，數(shù)百萬人在中央大街上穿行。元宇宙的主干道與世界規(guī)則由“計算機(jī)協(xié)會全球多媒體協(xié)議組織”制定，開發(fā)者需要購買土地的開發(fā)許可證，之后便可以在自己的街區(qū)構(gòu)建小街巷，修造樓宇、公園以及各種違背現(xiàn)實(shí)物理法則的東西。后來的電影《阿凡達(dá)》和《頭號玩家》就是對元宇宙場景的描述和再現(xiàn)。

　　研究互聯(lián)網(wǎng)元宇宙有助于我們更好的拓展元宇宙在其它行業(yè)的應(yīng)用。根據(jù)目前互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)對元宇宙的認(rèn)識，元宇宙有八大特征：身份、朋友、沉浸感、低延時、多元化、隨時隨地、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和文明。元宇宙最明顯的特征就是虛擬世界真實(shí)感受，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)需要一個3D的虛擬場景，需要傳感器等感知技術(shù)，需要5G等實(shí)現(xiàn)低延時的傳輸技術(shù)等等。目前這些技術(shù)基本齊頭并進(jìn)地發(fā)展到了一定的程度，從而使元宇宙成為可能。實(shí)現(xiàn)元宇宙是離不開數(shù)據(jù)中心的，接下來我們探討元宇宙與數(shù)據(jù)中心的關(guān)系。

　　三 數(shù)據(jù)中心是元宇宙的七層產(chǎn)業(yè)鏈之一

　　元宇宙是通過客戶端實(shí)現(xiàn)沉浸式場景體驗，而元宇宙要做到隨時隨地接入，就需要有超級算力的數(shù)據(jù)中心支持，因此數(shù)據(jù)中心是為元宇宙提供超級算力的基礎(chǔ)設(shè)施。圖1列出了元宇宙七層產(chǎn)業(yè)鏈，而數(shù)據(jù)中心位于最基層的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　5G滿足了元宇宙對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脱訒r的需求，感知技術(shù)提供了元宇宙的沉浸式體驗，而數(shù)據(jù)中心為這些大量數(shù)據(jù)分析計算提供了可靠的場所，所以元宇宙時代對數(shù)據(jù)中心的需求更加旺盛。不僅需要大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，還需要更多的邊緣數(shù)據(jù)中心。

　　通過Roblox公司的應(yīng)用，來分析元宇宙對數(shù)據(jù)中心的需求。Roblox公司作為元宇宙第一股，是目前全球最受關(guān)注的元宇宙公司，該公司的產(chǎn)品包含三大核心板塊，第一個板塊是Roblox客戶端，即面向玩家的，包含超過2000萬個3D數(shù)字世界;第二個板塊是RobloxStudio，即是面向開發(fā)者的，是實(shí)時社交體驗開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建者可以直接操作3D環(huán)境，進(jìn)行創(chuàng)作，因此玩家本身也可以同時是開發(fā)者;第三個是RobloxCloud，即是云端主機(jī)，用于云計算和數(shù)據(jù)存儲等。第三個板塊的功能即是由數(shù)據(jù)中心提供支持的。由此可見，數(shù)據(jù)中心是元宇宙七大產(chǎn)業(yè)鏈之一，也是Roblox元宇宙三大核心板塊之一，離開數(shù)據(jù)中心元宇宙將是空談。

　　四 元宇宙為數(shù)據(jù)中心全生命桌旗提供有力支撐

　　元宇宙的出現(xiàn)也將為數(shù)據(jù)中心從設(shè)計、建設(shè)到運(yùn)維全生命周期提供有力的技術(shù)支撐。數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)也是數(shù)據(jù)中心元宇宙應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)。元宇宙將是在數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生的基礎(chǔ)上為用戶帶來更全面更真實(shí)的體驗。數(shù)據(jù)中心元宇宙發(fā)展將包含如下五個階段：

　　1）幾何模型可視化：可通過CAD、BIM等工具創(chuàng)建數(shù)字孿生幾何模型，包括空調(diào)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、布線系統(tǒng)、機(jī)柜系統(tǒng)、IT設(shè)備系統(tǒng)等。

　　2）數(shù)據(jù)描述可視化：可通過動環(huán)監(jiān)控或DCIM等工具將傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，包括設(shè)備屬性數(shù)據(jù)、控制與性能參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等，在3D幾何模型可視化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)描述可視化。。

　　3）仿真預(yù)測可視化：可通過CFD等仿真工具對數(shù)據(jù)中心未來狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，在精準(zhǔn)把握未來的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化設(shè)計或運(yùn)營。

　　4）數(shù)字孿生階段：在前三種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提下，可完成數(shù)字模型與物理數(shù)據(jù)中心之間的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)營、下發(fā)決策等功能。

　　5）元宇宙階段：元宇宙數(shù)據(jù)中心將可實(shí)現(xiàn)從設(shè)計階段不同單位、不同人員之間的聯(lián)合同步設(shè)計;在運(yùn)維階段將可實(shí)現(xiàn)無人值守，而由運(yùn)維人員基于數(shù)字模型實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維功能等。

　　4.1 數(shù)據(jù)中心設(shè)計階段元宇宙

　　數(shù)據(jù)中心元宇宙的發(fā)展可將數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)作為起點(diǎn)，2021年11月中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會發(fā)布了T/DZJN47-2021《數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)規(guī)范》的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生在數(shù)據(jù)中心全生命周期的等級劃分及評估等內(nèi)容。數(shù)據(jù)中心設(shè)計階段的數(shù)字孿生包含3D可視化及CFD仿真等技術(shù)。圖2是數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生3D可視化示意圖。圖3是CFD仿真分析數(shù)據(jù)描述可視化示意圖。通過數(shù)字化模型的預(yù)測仿真可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心設(shè)計方案的優(yōu)化。

　　圖3的數(shù)據(jù)描述顯示的是高架通風(fēng)地板的出風(fēng)量，數(shù)據(jù)表明靠近空調(diào)端的通風(fēng)地板出風(fēng)量低，可能導(dǎo)致機(jī)柜冷卻不足而過熱，針對該方案需要進(jìn)行優(yōu)化，提前解決設(shè)計問題。

　　有了3D數(shù)字模型和數(shù)據(jù)描述，不同單位不同專業(yè)的設(shè)計人員能夠在數(shù)字模型上共同完成數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化設(shè)計，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心元宇宙的協(xié)同設(shè)計仿真，縮短設(shè)計周期，讓數(shù)據(jù)中心更快投入建設(shè)和運(yùn)營，這也是未來元宇宙技術(shù)能夠帶來的便利，因此元宇宙有可能重塑數(shù)據(jù)中心設(shè)計模式。

　　4.2 數(shù)據(jù)中心運(yùn)維階段元宇宙

　　數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維階段是數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生價值的階段，也是其生命周期最重要的階段。該階段需要搭建與實(shí)際部署完全一致的數(shù)字孿生模型。尤其是數(shù)據(jù)描述，要保證數(shù)據(jù)描述的精度，在T/DZJN47-2021《數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)規(guī)范》的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，仿真與實(shí)測對比精度應(yīng)達(dá)到85%以上。圖5和圖6分別是數(shù)據(jù)中心運(yùn)維階段數(shù)字模型3D可視化和IT設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫度數(shù)據(jù)描述可視化。從圖6的數(shù)據(jù)描述可以看到IT設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫度是否合規(guī)，也是數(shù)據(jù)中心安全運(yùn)營的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

　　圖7顯示了在3D模型和數(shù)據(jù)描述基礎(chǔ)上的元宇宙示意圖。結(jié)合仿真預(yù)測和AI優(yōu)化功能，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心在最優(yōu)PUE狀態(tài)下運(yùn)營。同時，元宇宙數(shù)據(jù)中心還將實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員基于數(shù)字模型的遠(yuǎn)程協(xié)同運(yùn)營管理和決策，直至實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的無人值守、自動化運(yùn)營。

　　五 未來趨勢

　　目前元宇宙的發(fā)展在各個行業(yè)還都處于起步和探索階段，未來元宇宙的發(fā)展應(yīng)該還是游戲、社交平臺更為突出和領(lǐng)先，而其它行業(yè)的發(fā)展也會借助互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的一些特征，結(jié)合各自行業(yè)的實(shí)際情況和需求，將元宇宙的技術(shù)得以充分應(yīng)用。無論如何元宇宙的發(fā)展已經(jīng)成為不可阻擋的事實(shí)，數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的底座，也是元宇宙的基礎(chǔ)設(shè)施，作為數(shù)據(jù)中心行業(yè)的從來者，讓我們與時俱進(jìn)，迎接未來。

　　參考文獻(xiàn)

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　　［6］Hwai yu Geng.Internet of Things and Data Analytics Handbook［M］.Wiley，2018.

　　（來源：《數(shù)據(jù)中心建設(shè)+》雜志）

　　編輯：黃飛