自然之力
Updated 27 3 月, 2026
追本溯源
让你用语言描述云的视觉形态，就像让你描述空气的样子一样难。在线下单、消息应用、社交媒体，我们的日常活动早已离不开它，却很难用精准的语言说清它到底是什么。
但云与空气确实有着极易理解的共通特质。我们都知道，它们无形无迹，却始终环绕在我们身边，二者都拥有无可估量的价值。空气是任何人生存的必需品，而云则能让无数人的生活变得更加便捷。
但即便有了这样的基础认知，更多的问题也随之而来。
我们的数据最初是如何进入“云”的？进入“云”之后又会去往何处？数据储存在哪里，又为何能实现 7×24 小时不间断访问？支撑如此大规模的 AI 运行，又需要怎样的底层能力？
这些问题的答案，其实触手可及：数据中心。
数据中心是 Microsoft Cloud（包括 AI 工作负荷）的核心支柱。它们是承载并维护数千台服务器的实体基础设施，这些服务器负责在“云”中存储和传输我们的数据。同时，数据中心还需持续稳定的能源供应，以及清洁、凉爽的环境，以保障服务器正常运行。
“目前，我们在 34 个国家运营着 500 多个数据中心。”Microsoft 云运营与创新部门企业副总裁 Noelle Walsh 表示。
近年来，全球 AI 应用的爆发式增长，推动云服务需求逐年呈指数级攀升。这也意味着，Microsoft 的数据中心基础设施必须同步实现高速扩张。而扩张过程中，我们的核心考量是：数据中心如何以可持续的方式，满足全球日益增长的云计算需求，同时将对环境与周边社区的影响降至最低。
睦邻共处
Microsoft 数据中心的创新启动点，源于大自然历经 38 亿年演化形成的“研发成果”，我们以此为基础，以可持续的方式破解现代设计难题。租赁与土地开发总监 Kaitlin Chuzi 等核心负责人，正通过借鉴成熟生态系统的运行规律，推动解决方案的落地。AI 则能帮助进一步加速这一进程：在项目动工前，快速推演更多仿生设计方案，并模拟落地效果。
数据中心与居民住宅、办公室、交通信号灯共用同一电网。由于必须保持不间断运行，传统模式下，柴油或锂离子电池备用发电机一直是数据中心应对停电的核心保障。而数据中心的物理规模往往十分庞大，难免会对所在区域造成可观的生态足迹影响。
“我们日常工作的核心，就是优化数据中心的设计与运营效率，减少自然资源的消耗。”Walsh 表示，“我们的实现路径，是在践行承诺的过程中，将可持续发展作为一切工作的根基，持续优化日常运营模式，最小化对环境的影响。”
创新，是提升数据中心可持续发展能力的核心路径。通过与内部研发团队协作、与外部专家携手，我们的内部实践与政策树立了清晰的行业标杆。事实证明，测试并落地数据中心站点建设与运营的全新模式，将为整个行业带来巨大增益。
“任何建筑的兴建，都会产生生态成本，因此我们始终在努力降低这些影响。”Chuzi 表示，“关键在于，我们要以当地生态系统为核心，对场地进行全维度、体系化的设计。”
Kaitlin 及其团队是仿生学领域的专家。他们从历经数百万年自然演化的植物、动物及自然元素中汲取灵感，落地各类解决方案。利用仿生学，有望重塑数据中心与自然的共生模式，让数据中心与站点所在社区和谐共生，并为其带来积极影响。
例如，部分数据中心已将传统的雨水滞留池改造为人造湿地，这些湿地可帮助过滤水质、改善水环境，同时为本地的物种提供栖息地。其他一些数据中心使用了特殊紫外线玻璃——这种玻璃模拟了蜘蛛网中酶的特性，而鸟类能够识别并避开这种酶，从而减少鸟类撞击建筑的情况。AI 则通过分析场地环境、监测相关数据，持续优化水资源利用效率，逐步降低对野生动物的影响。
鸟类已进化出识别并避开某些蜘蛛网中紫外线酶的能力。为减少鸟类撞入数据中心的事件，部分站点采用了能模拟这种酶特性的特殊紫外线玻璃。
从可增加生物多样性的垂直绿化墙，到能让雨水渗入地下的透水路面，自然法则帮助数据中心更好地与环境共存。数据中心建设所用的材料，也为通过创新进一步履行可持续发展承诺提供了巨大机遇。
“一个健康、完整的生态系统，拥有 100% 的生态功能。标准的数据中心设计，仅能保留 37% 的生态系统完整性。而我们的目标，是让生态功能保留度至少达到 66%。”
Kaitlin Chuzi
混凝土是数据中心的关键建材，却占全球碳排放总量的 8%，是地球上最大的温室气体排放源之一。为进一步减少碳排放，Microsoft 正在试点一种使用再生玻璃的混凝土混合物，这种混合物可将楼板结构的碳排放量降低约一半。此外，Microsoft 还与 Prometheus Materials 协作开展实验室规模试点，使用石灰岩和藻类基混凝土制造结构材料，可将设施的碳排放量降至近乎零的水平。
为数据中心外部研发可持续解决方案仅是工作的一半。数据中心内部的运作——例如保持 7×24 小时不间断供电——同样至关重要。即使是极短暂的停电，也会在整个云基础设施中产生巨大的连锁反应。
负责应对这一重大任务日常运营的，是数据中心能源战略高级总监 Audrey Lee。她负责统筹数据中心电力采购的复杂规划与战略，并评估电力使用对共享电网社区的影响。
“过去，Microsoft 数据中心在电网中所占的电力份额较小。但随着需求增长，我们的电力需求大幅增加，因此了解我们的影响至关重要。”Audrey 表示。
为更好地了解当下及未来电网面临的这种新增需求，Audrey 的团队采用了“电网建模”方法，其中就包括基于 AI 的负荷预测。该技术可提前预判电网使用情况，以合理、可持续且及时的方式制定规划。
尽管 Microsoft 并非能源公司，但它属于基础设施企业，而能源是我们运营不可或缺的资源。推行可持续能源实践并为社区带来积极影响（比如稳定电网并反哺电网），已成为 Microsoft 的重要责任。
随着电力消耗增加，电网的供需关系可能会出现失衡。Microsoft 的数据中心配备了电池供电的不间断电源系统作为电网停电时的备用设施，这些系统可通过暂时转移用电需求，为电网提供支持，从而助力电网稳定。通过为数据中心备用电源和服务器冷却系统开发替代能源，更多重大创新正在从蓝图变为现实。
AI 可帮助优化用电需求转移的时机与方式，更快响应电网状态变化，提升运营效率。在爱尔兰的数据中心，Microsoft 已采用先进的备用电池系统——电网交互式不间断电源系统（简称 GUPS），用于稳定本地的电网，在天气变化、电力负荷出现大幅波动时，保障电网频率稳定。目前，芬兰、瑞典和丹麦在建的数据中心也已开始部署这项技术。
了解 AI 驱动的创新成果
仿生学
仿生学的核心理念十分朴素：数十亿年来，大自然一直在不断解决各类难题。只要细心观察，你就会发现那些经过时间检验的精妙设计，都能被用来破解当下的挑战。这一理念让数据中心能够更好地与周边生态系统协同共生，提升自身的生态价值。AI 可快速测试各类设计变量，识别环境数据中的规律，最终实现更优的落地效果。
绿色氢能
绿色氢能通过电解水制取（将水分解为氢气和氧气），全程不产生任何有害副产品。Microsoft 正帮助将这种清洁能源推广至旗下所有数据中心，为全球能源行业开辟全新赛道。AI 可通过优化系统控制、预测维护需求提升设备运行性能，让氢能在最需要的时刻提供更稳定的保障。
电网稳定
当用电需求激增时，电网将面临巨大压力。电网稳定技术可帮助维持电力供需平衡。数据中心本身配备了不间断备用电源，因此可在需要时临时将部分负载从电网转移，助力系统稳定运行。AI 则通过预测用电高峰、更精准地协调负荷调整，让负荷转移变得更加智能。
以创新驱动未来
“氢燃料电池技术已在小规模场景实现商业化，但 Microsoft 是全球首家在可再生能源断供时，为数据中心实现多兆瓦级规模化氢能发电的企业。”氢能技术总监 Sonia Maleky 表示。
绿色氢能零排放的特性，使其有望成为数据中心最理想的可持续替代能源。其制取过程的唯一副产品是洁净的水和热能，这些副产品可被回收再利用，用于服务器系统冷却和本地的社区供暖。AI 可通过匹配实时冷热需求，帮助更高效地实现热能与水资源的调配和循环利用。
Microsoft 氢能技术团队正在打造的能源创新成果，有望彻底改变我们熟知的能源行业。绿色氢能的工业化规模应用，不仅将提升 Microsoft 自身的可持续发展水平，也将助力其他拥有同样承诺的企业实现目标。
更多正在研发的创新技术，也正在持续产生正向影响。冷板技术可将冷却系统排出的热水回收处理为冷水循环利用，这项技术已让 Microsoft 的冷却系统效率较传统系统提升了 90%。最终，我们将打造完全闭环的水循环系统，彻底无需外部水源补给。AI 可实时控制这些冷却回路，根据工作负荷变化调整水流量与温度，始终保持系统的高效运行。
行业首创的循环中心项目，可对数据中心的硬件设备进行二次利用与改造。2024 年，该项目实现了服务器及组件 90.9% 的再利用与回收率，提前一年超额完成了 2025 年 90% 的目标。AI 优化了分拣与检测流程，可更快、更精准地识别可重复使用、可维修或可回收的组件。
数据中心实现环境净零影响、甚至带来正向生态价值的未来，已近在咫尺。随着云计算与 AI 在全球持续发展，Microsoft 的数据中心已做好准备，将以最可持续的方式，满足全球市场的需求。
图片来源：Matt Howard、Dave Hoefler、Ivan Bandura、Yogesh Gosavi、Josh Withers
