พลังแห่งธรรมชาติ
ไล่เลียงรกราก
การขอให้ใครสักคนบรรยายภาพของ “คลาวด์” หรือบริการประมวลผลแบบคลาวด์นั้นก็ไม่ต่างอะไรกับการขอให้บรรยายภาพของอากาศ แม้ว่ากิจกรรมประจําวันต่าง ๆ อย่างการสั่งซื้อสินค้าออนไลน์ ใช้แอปรับส่งข้อความ และเล่นโซเชียลมีเดียจะเกิดขึ้นไม่ได้เลยถ้าไม่มีสิ่งนี้ แต่ก็ยากที่จะหาคำมาอธิบายให้กระจ่างชัด
ถึงกระนั้น คลาวด์และอากาศก็มีคุณสมบัติบางส่วนคล้ายกันซึ่งเข้าใจง่าย โดยส่วนที่เหมือนอากาศคือเรารู้ว่าคลาวด์อยู่รอบตัวเราเสมอ เรารู้ว่าจะใช้ชีวิตยากมากหากไม่มีคลาวด์ และเรารู้ว่าแม้เราจะมองไม่เห็นทั้งคลาวด์และอากาศ แต่ทั้งคู่มีสิ่งล้ำค่าอยู่ภายใน โดยในอากาศมีส่วนผสมหลักเป็นโมเลกุลไนโตรเจนและออกซิเจน ส่วนในคลาวด์มีข้อมูลของเราเก็บอยู่
แต่ความเข้าใจพื้นฐานนี้กลับสร้างคำถามเพิ่มขึ้นมากมาย
ข้อมูลของเราเข้าไปอยู่ในคลาวด์ได้ยังไง แล้วจากนั้นจะไปที่ไหนต่อ ข้อมูลเก็บอยู่ที่ไหนแล้วทำยังไงถึงได้พร้อมใช้งานทุกวันตลอด 24 ชั่วโมง
คำถามละเอียดอ่อนเหล่านี้มีคำตอบเดียวกันที่ทั้งมีตัวตนชัดเจนและจับต้องได้ นั่นก็คือ ศูนย์ข้อมูล
ศูนย์ข้อมูลคือหัวใจสำคัญของ Microsoft Cloud โดยเป็นโครงสร้างพื้นฐานแบบกายภาพที่เก็บดูแลและบำรุงรักษาเซิร์ฟเวอร์เป็นพัน ๆ เครื่องซึ่งเก็บและเคลื่อนย้ายข้อมูลของเราผ่านคลาวด์ ศูนย์ข้อมูลทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายพลังงานต่อเนื่อง รวมทั้งมอบสภาพแวดล้อมที่สะอาดและเย็นซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นต่อการทำงานของเซิร์ฟเวอร์
“ปัจจุบัน เรามีศูนย์ข้อมูลกว่า 300 แห่งใน 34 ประเทศ โดยศูนย์ข้อมูลรวมทุกแห่งของเรามีขนาดเทียบเท่าสนามฟุตบอล 700 สนาม” Noelle Walsh รองประธานองค์กรฝ่ายดำเนินการระบบคลาวด์และนวัตกรรมของ Microsoft กล่าว
บริการคลาวด์กำลังเป็นที่ต้องการมากขึ้นทุกปี โดยส่วนหนึ่งเป็นเพราะมีการใช้ AI สูงขึ้นอย่างเฉียบพลันทั่วโลก ซึ่งเท่ากับว่าศูนย์ข้อมูลของ Microsoft เองก็ต้องขยับขยายอย่างรวดเร็วด้วยเช่นกัน
สิ่งสำคัญมากที่ต้องคำนึงถึงในการขยับขยายนี้คือ จะทำอย่างไรเพื่อให้ศูนย์ข้อมูลตอบสนองความต้องการใช้การประมวลผลแบบคลาวด์ได้ในแบบยั่งยืน โดยสร้างผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมและชุมชนให้น้อยลง
ศูนย์ข้อมูลใช้พลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าเดียวกันกับที่จ่ายไฟให้กับบ้าน สํานักงาน และสัญญาณไฟจราจร อีกทั้งศูนย์ข้อมูลยังต้องทำงานอย่างต่อเนื่อง จึงมักจะติดตั้งเครื่องกําเนิดไฟฟ้าสํารองที่ใช้เชื้อเพลิงดีเซลและเครื่องสํารองไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดควบคู่กันด้วยเสมอเผื่อในกรณีที่ไฟฟ้าดับ
นอกจากนี้ ศูนย์ข้อมูลมักมีขนาดทางกายภาพที่ใหญ่มาก จึงทิ้งร่องรอยเชิงนิเวศอย่างไม่อาจหลีกเลี่ยงได้ในบริเวณที่ตั้ง
“ในแต่ละวัน หน้าที่หลักของเราคือหาวิธีปรับปรุงการออกแบบและประสิทธิภาพการดำเนินงานของศูนย์ข้อมูลเพื่อลดทรัพยากรธรรมชาติที่เราใช้” Walsh กล่าว “วิธีทำคือเรากำหนดให้ความยั่งยืนเป็นรากฐานของการปฏิบัติให้ได้ตามคำมั่นสัญญาที่วางไว้ และปรับเปลี่ยนการดำเนินงานประจำวันของเราอย่างต่อเนื่องเพื่อลดการสร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม”
แนวทางหลักในการเพิ่มความยั่งยืนให้กับศูนย์ข้อมูลคือการนำนวัตกรรมเข้ามาใช้ โดยเราร่วมมือกับทีมวิจัยและพัฒนาภายในองค์กรรวมทั้งประสานงานกับผู้เชี่ยวชาญนอกองค์กร เพื่อกำหนดแนวทางปฏิบัติและนโยบายภายในองค์กรที่เป็นตัวอย่างให้แวดวงอุตสาหกรรมนี้ได้เห็นถึงประโยชน์ของการทดสอบและปรับใช้แนวทางใหม่ ๆ ในการสร้างและดำเนินงานสถานที่เหล่านี้
การเป็นเพื่อนบ้านที่ดี
นวัตกรรมที่ศูนย์ข้อมูลของ Microsoft ใช้มีจุดเริ่มต้นมาจากการวิจัยและพัฒนายาวนานกว่า 3.8 พันล้านปีโดยฝีมือของธรรมชาติเองซึ่งช่วยไขโจทย์การออกแบบในยุคใหม่ได้อย่างยั่งยืน โดย Kaitlin Chuzi ผู้อำนวยการฝ่ายไบโอมิเมติกส์และระบบนิเวศขั้นสูง คือผู้นำสำคัญในส่วนงานนี้
“ต้นทุนทางนิเวศเกิดขึ้นทุกครั้งที่สร้างอาคาร เราจึงได้พยายามลดต้นทุนเหล่านี้” Chuzi กล่าว “สิ่งสำคัญคือเราต้องออกแบบสถานที่นี้อย่างเป็นระบบและเป็นองค์รวม โดยคำนึงถึงระบบนิเวศเสมอ”
Kaitlin และทีมงานเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านไบโอมิเมติกส์ ซึ่งใช้ประโยชน์และลอกเลียนโซลูชันจากพืช สัตว์ และองค์ประกอบต่าง ๆ ที่พบได้ตามธรรมชาติซึ่งก่อเกิดจากวิวัฒนาการหลายล้านปี การใช้ประโยชน์จากไบโอมิเมติกส์สามารถพลิกผันความสัมพันธ์ระหว่างศูนย์ข้อมูลกับระบบนิเวศของโลกใบนี้ได้ โดยปัจจัยสำคัญคือต้องมีความเห็นพ้องและมีส่วนร่วมในทางที่ดีกับชุมชุมที่มีอยู่เดิมในบริเวณที่ตั้งของศูนย์ข้อมูล
ยกตัวอย่างเช่น ศูนย์ข้อมูลบางแห่งเปลี่ยนแอ่งกักน้ำฝนแบบเดิม ๆ ให้เป็นพื้นที่ชุ่มน้ำแบบประดิษฐ์ที่ช่วยกรองและปรับปรุงคุณภาพน้ำ ซึ่งกลายมาเป็นที่อยู่อาศัยของพืชและสัตว์สายพันธุ์ท้องถิ่น ศูนย์ข้อมูลบางแห่งทดลองใช้กระจก UV แบบพิเศษที่เลียนแบบลักษณะการทำงานของเอนไซม์ UV ในใยแมงมุมซึ่งนกได้วิวัฒนาการมาให้ตรวจพบและหลบเลี่ยง ส่งผลให้ลดโอกาสที่นกจะบินชนอาคาร
นกผ่านวิวัฒนาการมาให้สามารถตรวจจับและหลีกเลี่ยงเอนไซม์ UV ที่พบในใยแมงมุมบางชนิด ดังนั้นเพื่อลดปัญหานกบินชนหน้าต่าง Kaitlin และทีมจึงได้ค้นหาวิธีผสานกระจก UV แบบพิเศษที่เลียนแบบลักษณะการทำงานของเอนไซม์ดังกล่าว
ตั้งแต่สวนแนวตั้งเต็มไปด้วยไม้เลื้อยที่ช่วยเพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพ ไปจนถึงทางเดินแบบวัสดุพรุนที่น้ำฝนซึมผ่านลงดินได้ ธรรมชาติเป็นครูชั้นเอกที่ชี้นำวิธีสอดประสานศูนย์ข้อมูลให้สอดคล้องกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ
นอกจากนี้ วัสดุที่ใช้ก่อสร้างศูนย์ข้อมูลยังเปิดโอกาสที่ดีในการสานต่อความมุ่งมั่นด้านความยั่งยืนผ่านนวัตกรรม
“ถ้าเราใช้ที่อยู่อาศัยที่ดีมีสภาพสมบูรณ์เป็นเกณฑ์อ้างอิงว่าระบบนิเวศหนึ่ง ๆ ทำหน้าที่ของระบบนิเวศได้เต็ม 100%โมเดลเบื้องต้นของเราก็แสดงให้เห็นว่าเราสามารถออกแบบศูนย์ข้อมูลที่สามารถทำหน้าที่ของระบบนิเวศดังกล่าวได้ถึง 75%”
Kaitlin Chuzi
คอนกรีต ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญในการสร้างศูนย์ข้อมูล เป็นต้นเหตุของการปล่อยคาร์บอนทั่วโลกถึง 8% จึงเป็นหนึ่งในสิ่งที่มีส่วนร่วมสร้างก๊าซเรือนกระจกสูงที่สุดในโลก เพื่อผลักดันให้เกิดการลดคาร์บอนมากขึ้น Microsoft จึงได้นำร่องการผสมคอนกรีตด้วยสูตรใหม่ที่ใช้แก้วรีไซเคิล ซึ่งจะช่วยลดคาร์บอนในโครงสร้างพื้นได้ราว ๆ ครึ่งหนึ่ง นอกจากนี้ยังมีอีกหนึ่งการนำร่องในระดับห้องปฏิบัติการผ่านการร่วมมือกับ Prometheus Materials ซึ่งใช้วัสดุโครงสร้างที่ผลิตจากหินปูนและคอนกรีตจากสาหร่าย โดยการนำร่องนี้มีศักยภาพในการลดบอร์ดจากการติดตั้งได้จนแทบจะเป็นศูนย์
ถึงกระนั้น การคิดค้นโซลูชันที่ยั่งยืนสำหรับสิ่งที่เกิดขึ้นภายนอกและรอบ ๆ ศูนย์ข้อมูลก็เป็นแค่ครึ่งเดียวของงานที่ต้องทำ เพราะสิ่งที่เกิดขึ้นภายในศูนย์ข้อมูลเองก็สำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่ากัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะต้องหาวิธีจ่ายไฟให้ได้ทุกวันตลอด 24 ชั่วโมงในศูนย์ข้อมูลทุกแห่ง หากไฟดับแม้เพียงครู่เดียวก็อาจสร้างผลกระทบอย่างใหญ่หลวงให้กับโครงสร้างพื้นฐานของระบบคลาวด์ได้
ผู้ที่รับหน้าที่หา “วิธี” ทำงานสำคัญดังกล่าวในแต่ละวันคือ Audrey Lee ผู้อํานวยการอาวุโสฝ่ายกลยุทธ์ด้านพลังงานของศูนย์ข้อมูล โดย Audrey ดูแลเรื่องการวางแผนและกลยุทธ์อันซับซ้อนเกี่ยวกับการจัดหาพลังงานให้แก่ศูนย์ข้อมูล และพิจารณาว่าการใช้งานดังกล่าวจะส่งผลอย่างไรต่อชุมชนที่ใช้โครงข่ายไฟฟ้าร่วมกัน
“เมื่อก่อน ศูนย์ข้อมูลของ Microsoft ใช้พลังงานเพียงส่วนเสี้ยวเดียวของโครงข่ายไฟฟ้า แต่เมื่อมีความต้องการใช้งานสูงขึ้น เราก็ต้องดึงพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้ามาใช้เป็นสัดส่วนที่ใหญ่ขึ้น ดังนั้นการทำความเข้าใจถึงผลกระทบที่เราสร้างจึงเป็นเรื่องสำคัญมาก” Lee กล่าว
เพื่อให้เข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับความต้องการใช้พลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าที่เพิ่มสูงขึ้น ทั้งในตอนนี้และในอนาคต ทีมของ Audrey จึงใช้แนวทางปฏิบัติที่เรียกว่าการสร้างโมเดลโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งจะพยากรณ์การใช้โครงข่ายไฟฟ้าเพื่อให้สามารถวางแผนการใช้งานในแบบที่เหมาะสม ยั่งยืน และถูกเวลาที่สุด
แม้ว่า Microsoft จะไม่ใช่บริษัทที่ทำธุรกิจพลังงาน แต่ในหลาย ๆ แง่ ก็เป็นบริษัทที่ลงทุนในสาธารณูปโภคพื้นฐาน และทรัพยากรล้ำค่าสำหรับโครงสร้างพื้นฐานของระบบคลาวด์ก็คือพลังงาน ดังนั้นแนวทางการใช้พลังงานอย่างยั่งยืนและการสร้างการเปลี่ยนแปลงที่ดีให้แก่ชุมชนจึงเป็นความรับผิดชอบที่สำคัญของธุรกิจเรา
หนึ่งในวิธีสร้างการเปลี่ยนแปลงที่ดีดังกล่าว คือการสร้างเสถียรภาพให้โครงข่ายไฟฟ้าและช่วยเหลือตอบแทนเครือข่ายไฟฟ้า
Lee อธิบายว่าเมื่อมีการใช้ไฟฟ้ามากขึ้น ปริมาณความต้องการใช้พลังงานและปริมาณที่โครงข่ายไฟฟ้าสามารถจ่ายให้ได้อาจไม่เท่ากัน Microsoft มีระบบเครื่องสํารองไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เผื่อในกรณีที่โครงข่ายไฟฟ้าไฟดับ ซึ่งระบบนี้สามารถให้บริการแก่โครงข่ายไฟฟ้าได้ด้วยการย้ายการใช้ไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลบางส่วนไปยังแบตเตอรี่ ซึ่งจะเสริมการสร้างเสถียรภาพให้โครงข่ายไฟฟ้า
การพัฒนาแหล่งพลังงานทางเลือกสำหรับระบบสำรองเหล่านี้ รวมถึงระบบระบายความร้อนเซิร์ฟเวอร์ภายในศูนย์ข้อมูล ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นอีกหนึ่งโอกาสที่ดีสําหรับนวัตกรรม
สร้างสรรค์นวัตกรรมร่วมกับธรรมชาติ
ไบโอมิเมติกส์
ไบโอมิเมติกส์เป็นเรื่องของการเรียนรู้จากครูที่เก่าแก่ที่สุดในโลก ซึ่งก็คือธรรมชาติ สิ่งที่ซ่อนอยู่ต่อหน้าแต่ไม่ทันตระหนักถึงก็คือโซลูชันที่เราสามารถนำมาผสานรวมและลอกเลียนแบบเพื่อแก้ไขปัญหาในยุคปัจจุบันได้ และนี่คือวิธีที่เราใช้ปรับปรุงความสามารถของศูนย์ข้อมูลในการทําหน้าที่ของระบบนิเวศ
ไฮโดรเจนสีเขียว
ไฮโดรเจนสีเขียวสร้างขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่าอิเล็กโทรลิซิส โดยกระบวนการนี้จะแยกไฮโดรเจนออกจากโมเลกุลน้ำโดยปราศจากผลิตผลพลอยได้ที่เป็นอันตราย ความพยายามของ Microsoft ที่จะเพิ่มปริมาณการใช้พลังงานไฮโดรเจนประเภทนี้สําหรับศูนย์ข้อมูลทุกแห่งจะเป็นครั้งแรกในหมวดธุรกิจพลังงานทั่วโลก
การสร้างเสถียรภาพให้โครงข่ายไฟฟ้า
เมื่อมีการใช้ไฟฟ้ามากขึ้น ปริมาณความต้องการใช้พลังงานและปริมาณที่โครงข่ายไฟฟ้าสามารถจ่ายให้ได้อาจไม่เท่ากันเสมอไป การช่วยให้โครงข่ายไฟฟ้ารักษาสมดุลนี้ได้จึงเป็นหัวใจสําคัญของการสร้างเสถียรภาพให้โครงข่ายไฟฟ้า ศูนย์ข้อมูลมีระบบเครื่องสํารองไฟฟ้าเผื่อในกรณีที่ไฟดับ เราจึงสามารถย้ายการใช้ไฟฟ้าของเราเองไปยังแหล่งพลังงานดังกล่าวเมื่อโครงข่ายไฟฟ้าต้องแบกรับความต้องการใช้ไฟฟ้าเป็นปริมาณสูง ซึ่งจะเสริมการสร้างเสถียรภาพให้โครงข่ายไฟฟ้าได้
Sonia Maleky ผู้อํานวยการฝ่ายเทคโนโลยีไฮโดรเจน
อนาคตที่ขับเคลื่อนด้วยนวัตกรรม
“เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นเทคโนโลยีที่ถูกนำมาใช้เชิงพาณิชย์ในวงแคบ แต่ Microsoft เป็นเจ้าแรกที่ผลิตระดับหลายเมกะวัตต์ในปริมาณสูงสำหรับจ่ายให้ศูนย์ข้อมูล โดยนำมาใช้แทนที่เครื่องกําเนิดไฟฟ้าสํารองที่ใช้เชื้อเพลิงดีเซลซึ่งรองรับการดำเนินงานต่อเนื่องในกรณีไฟดับและการหยุดชะงักอื่น ๆ ของบริการ” Sonia Maleky ผู้อํานวยการฝ่ายเทคโนโลยีไฮโดรเจนของ Microsoft กล่าว
ไฮโดรเจนสีเขียวมีศักยภาพในการเป็นแหล่งพลังงานยั่งยืนที่เหมาะสมในหลากหลายอุตสาหกรรม อาทิ ศูนย์ข้อมูล อาคารพาณิชย์ และโรงพยาบาล เซลล์เชื้อเพลิง PEM ผสมไฮโดรเจนกับออกซิเจนเข้าด้วยกันผ่านปฏิกิริยาเคมีที่ผลิตไฟฟ้า ความร้อน และน้ำ โดยไม่ต้องพึ่งพากระบวนการเผาไหม้ ไม่เกิดฝุ่นละออง และไม่มีการปล่อยคาร์บอน
ทีมของ Sonia กำลังคิดค้นนวัตกรรมพลังงานที่มีศักยภาพที่จะพลิกโฉมหมวดธุรกิจพลังงานในทุกวันนี้ โดยสาธิตให้เห็นว่าการใช้ไฮโดรเจนสีเขียวในระดับอุตสาหกรรมจะช่วยสร้างความยั่งยืนยิ่งขึ้นภายในองค์กร และเป็นกรณีใช้งานที่เด่นชัดให้กับบริษัทอื่น ๆ ที่มีเป้าหมายคล้ายคลึงกันและมุ่งมั่นที่จะเจริญรอยตาม
“เราต้องวางระบบไฮโดรเจนสีเขียวที่แข็งแกร่ง ซึ่งครอบคลุมถึงการจัดหาไฮโดรเจนสีเขียว เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน และการจัดเก็บไฮโดรเจน เพื่อให้สามารถปรับใช้เครื่องกําเนิดไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้อย่างประสบความสำเร็จ โดยใช้เป็นตัวเลือกพลังงานสํารองที่มีศักยภาพ เพื่อเดินหน้าสู่โซลูชันการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์”
Sonia Maleky
อีกหนึ่งนวัตกรรมที่อยู่ระหว่างการพัฒนาซึ่งน่าตื่นเต้นไม่แพ้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนคือเทคโนโลยีแผ่นทำความเย็น ซึ่งรีไซเคิลน้ำร้อนจากระบบระบายความร้อนด้วยการเปลี่ยนให้เป็นน้ำเย็นแล้วนำกลับมาใช้ใหม่ในระบบ การใช้เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ระบบของ Microsoft มีประสิทธิภาพมากขึ้นถึง 90% เมื่อเทียบกับระบบแบบเดิม โดยในที่สุดแล้ว จะนำไปสู่การใช้ระบบควบคุมวงปิดเต็มรูปแบบที่จะไม่ต้องพึ่งพาแหล่งน้ำจากภายนอก
นอกเหนือจากการรีไซเคิลน้ำสำหรับระบบระบายความร้อนแล้ว เรายังบุกเบิกโปรแกรม Circular Center ที่นำฮาร์ดแวร์จากศูนย์ข้อมูลกลับมาใช้ใหม่และใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่น ซึ่งขณะนี้เรากำลังเดินหน้าที่จะใช้เซิร์ฟเวอร์จากการรีไซเคิล 90% ภายในปี 2025
จากความพยายามพัฒนานวัตกรรมโซลูชันเหล่านี้ เราเห็นได้ถึงอนาคตอันใกล้ที่นอกจากศูนย์ข้อมูลจะไม่ก่อผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมแล้ว แต่ยังสร้างความเปลี่ยนแปลงที่ดีอีกด้วย เมื่อการใช้การประมวลผลแบบคลาวด์เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วโลก ศูนย์ข้อมูลของ Microsoft จะพร้อมตอบสนองความต้องการเหล่านั้นในเชิงรุกในวิถีแบบยั่งยืนที่สุดที่เป็นไปได้
เครดิตภาพ: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
