数据中心各个阶段元宇宙是什么样
我们今天要讨论的元宇宙在数据中心行业的应用也涵盖了数据中心设计、建设到运维的全生命周期。事实上数据中心数字孪生已经为数据中心元宇宙的发展奠定了基础。
一 前言
2021年被誉为元宇宙元年，那是因为美国一家名为roblox的元宇宙公司在2021年3月10日上市，成为元宇宙第一股，且市值419亿美金，直接逼近百度。互联网头部企业字节跳动、微软、facebook、英伟达、unity、网易、百度等相继涌入元宇宙赛道，尤其是facebook公司在2021年10月28日宣布将公司更名为meta，即译为元宇宙，将这一概念推向高潮。meta平台将成为一个全新的、功能更多元的互联网社交媒体形式，借助vr、ar、物联网、云计算、5g、区块链、人工智能、数字孪生等技术，吸引用户在3d的虚拟世界中，建立一种类似于现实生活一样可以进行人际互动，能满足工作、交流和娱乐的空间。从此，互联网世界拉开了元宇宙的序幕。
元宇宙并不是互联网行业的专属，越来越多的行业开始理解和关注元宇宙，并研究元宇宙在各自行业应用的可能性。元宇宙在工业领域的应用如生产车间。nvidiaomniversetm是由英伟达开发专为虚拟协作和实时逼真模拟打造的开放式平台。元宇宙生产车间提升了工厂设计和生产的精度、速度，并实现节省成本和提高效率。元宇宙在农业畜牧业的应用如虚拟植物，vr可以在虚拟环境中体现植物整个生长过程，也可以在短短的几十分钟内收集到大量的植物生长数据等。我们今天要讨论的元宇宙在数据中心行业的应用也涵盖了数据中心设计、建设到运维的全生命周期。事实上数据中心数字孪生已经为数据中心元宇宙的发展奠定了基础。
二 什么是元宇宙
元宇宙概念的出现是在1992年，科幻作家尼尔斯蒂芬森在科幻小说《雪崩》中描绘了一个称为元宇宙（metaverse）的多人在线虚拟世界。用户以自定义的“化身”（avatar）在其中进行活动。主角通过目镜设备看到元宇宙的景象，身处于电脑绘制的虚拟世界，其中灯火辉煌，数百万人在中央大街上穿行。元宇宙的主干道与世界规则由“计算机协会全球多媒体协议组织”制定，开发者需要购买土地的开发许可证，之后便可以在自己的街区构建小街巷，修造楼宇、公园以及各种违背现实物理法则的东西。后来的电影《阿凡达》和《头号玩家》就是对元宇宙场景的描述和再现。
研究互联网元宇宙有助于我们更好的拓展元宇宙在其它行业的应用。根据目前互联网行业对元宇宙的认识，元宇宙有八大特征：身份、朋友、沉浸感、低延时、多元化、随时随地、经济系统和文明。元宇宙最明显的特征就是虚拟世界真实感受，要实现这一点需要一个3d的虚拟场景，需要传感器等感知技术，需要5g等实现低延时的传输技术等等。目前这些技术基本齐头并进地发展到了一定的程度，从而使元宇宙成为可能。实现元宇宙是离不开数据中心的，接下来我们探讨元宇宙与数据中心的关系。
三 数据中心是元宇宙的七层产业链之一
元宇宙是通过客户端实现沉浸式场景体验，而元宇宙要做到随时随地接入，就需要有超级算力的数据中心支持，因此数据中心是为元宇宙提供超级算力的基础设施。图1列出了元宇宙七层产业链，而数据中心位于最基层的基础设施。
5g满足了元宇宙对网络传输低延时的需求，感知技术提供了元宇宙的沉浸式体验，而数据中心为这些大量数据分析计算提供了可靠的场所，所以元宇宙时代对数据中心的需求更加旺盛。不仅需要大规模的数据中心，还需要更多的边缘数据中心。
通过roblox公司的应用，来分析元宇宙对数据中心的需求。roblox公司作为元宇宙第一股，是目前全球最受关注的元宇宙公司，该公司的产品包含三大核心板块，第一个板块是roblox客户端，即面向玩家的，包含超过2000万个3d数字世界;第二个板块是robloxstudio，即是面向开发者的，是实时社交体验开发环境，创建者可以直接操作3d环境，进行创作，因此玩家本身也可以同时是开发者;第三个是robloxcloud，即是云端主机，用于云计算和数据存储等。第三个板块的功能即是由数据中心提供支持的。由此可见，数据中心是元宇宙七大产业链之一，也是roblox元宇宙三大核心板块之一，离开数据中心元宇宙将是空谈。
四 元宇宙为数据中心全生命桌旗提供有力支撑
元宇宙的出现也将为数据中心从设计、建设到运维全生命周期提供有力的技术支撑。数据中心数字孪生技术也是数据中心元宇宙应用的技术基础。元宇宙将是在数据中心数字孪生的基础上为用户带来更全面更真实的体验。数据中心元宇宙发展将包含如下五个阶段：
1）几何模型可视化：可通过cad、bim等工具创建数字孪生几何模型，包括空调系统、电力系统、布线系统、机柜系统、it设备系统等。
2）数据描述可视化：可通过动环监控或dcim等工具将传感器数据进行展示，包括设备属性数据、控制与性能参数、运行数据等，在3d几何模型可视化的基础上实现数据描述可视化。。
3）仿真预测可视化：可通过cfd等仿真工具对数据中心未来状态进行预测，在精准把握未来的基础上，实现数据中心的优化设计或运营。
4）数字孪生阶段：在前三种技术实现的前提下，可完成数字模型与物理数据中心之间的互联互通，实现优化运营、下发决策等功能。
5）元宇宙阶段：元宇宙数据中心将可实现从设计阶段不同单位、不同人员之间的联合同步设计;在运维阶段将可实现无人值守，而由运维人员基于数字模型实现远程运维功能等。
4.1 数据中心设计阶段元宇宙
数据中心元宇宙的发展可将数据中心数字孪生技术作为起点，2021年11月中国电子节能技术协会发布了t/dzjn47-2021《数据中心数字孪生技术规范》的团体标准。该标准定义了数据中心数字孪生在数据中心全生命周期的等级划分及评估等内容。数据中心设计阶段的数字孪生包含3d可视化及cfd仿真等技术。图2是数据中心数字孪生3d可视化示意图。图3是cfd仿真分析数据描述可视化示意图。通过数字化模型的预测仿真可实现数据中心设计方案的优化。
图3的数据描述显示的是高架通风地板的出风量，数据表明靠近空调端的通风地板出风量低，可能导致机柜冷却不足而过热，针对该方案需要进行优化，提前解决设计问题。
有了3d数字模型和数据描述，不同单位不同专业的设计人员能够在数字模型上共同完成数据中心的优化设计，可实现数据中心元宇宙的协同设计仿真，缩短设计周期，让数据中心更快投入建设和运营，这也是未来元宇宙技术能够带来的便利，因此元宇宙有可能重塑数据中心设计模式。
4.2 数据中心运维阶段元宇宙
数据中心的运维阶段是数据中心产生价值的阶段，也是其生命周期最重要的阶段。该阶段需要搭建与实际部署完全一致的数字孪生模型。尤其是数据描述，要保证数据描述的精度，在t/dzjn47-2021《数据中心数字孪生技术规范》的团体标准中规定，仿真与实测对比精度应达到85%以上。图5和图6分别是数据中心运维阶段数字模型3d可视化和it设备进风温度数据描述可视化。从图6的数据描述可以看到it设备进风温度是否合规，也是数据中心安全运营的关键指标之一。
图7显示了在3d模型和数据描述基础上的元宇宙示意图。结合仿真预测和ai优化功能，可以实现数据中心在最优pue状态下运营。同时，元宇宙数据中心还将实现运维人员基于数字模型的远程协同运营管理和决策，直至实现数据中心的无人值守、自动化运营。
五 未来趋势
目前元宇宙的发展在各个行业还都处于起步和探索阶段，未来元宇宙的发展应该还是游戏、社交平台更为突出和领先，而其它行业的发展也会借助互联网行业应用的一些特征，结合各自行业的实际情况和需求，将元宇宙的技术得以充分应用。无论如何元宇宙的发展已经成为不可阻挡的事实，数据中心作为数字经济运行的底座，也是元宇宙的基础设施，作为数据中心行业的从来者，让我们与时俱进，迎接未来。
参考文献
［1］钟震昌。元宇宙，网络化物种的下一个伟大里程碑和君资本2021
［2］成生辉，元宇宙：概念、技术及生态2022
［3］智能世界2030.华为技术2022
［4］黄冬梅等。数据中心数字孪生技术规范中国电子节能技术协会2021
［5］hwai yu geng.datacenter handbook edition 2［m］.wiley，2020
［6］hwai yu geng.internet of things and data analytics handbook［m］.wiley，2018.
（来源：《数据中心建设+》杂志）
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二 什么是元宇宙
元宇宙概念的出现是在1992年，科幻作家尼尔斯蒂芬森在科幻小说《雪崩》中描绘了一个称为元宇宙（metaverse）的多人在线虚拟世界。用户以自定义的“化身”（avatar）在其中进行活动。主角通过目镜设备看到元宇宙的景象，身处于电脑绘制的虚拟世界，其中灯火辉煌，数百万人在中央大街上穿行。元宇宙的主干道与世界规则由“计算机协会全球多媒体协议组织”制定，开发者需要购买土地的开发许可证，之后便可以在自己的街区构建小街巷，修造楼宇、公园以及各种违背现实物理法则的东西。后来的电影《阿凡达》和《头号玩家》就是对元宇宙场景的描述和再现。
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元宇宙是通过客户端实现沉浸式场景体验，而元宇宙要做到随时随地接入，就需要有超级算力的数据中心支持，因此数据中心是为元宇宙提供超级算力的基础设施。图1列出了元宇宙七层产业链，而数据中心位于最基层的基础设施。
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4）数字孪生阶段：在前三种技术实现的前提下，可完成数字模型与物理数据中心之间的互联互通，实现优化运营、下发决策等功能。
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图3的数据描述显示的是高架通风地板的出风量，数据表明靠近空调端的通风地板出风量低，可能导致机柜冷却不足而过热，针对该方案需要进行优化，提前解决设计问题。
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［1］钟震昌。元宇宙，网络化物种的下一个伟大里程碑和君资本2021
［2］成生辉，元宇宙：概念、技术及生态2022
［3］智能世界2030.华为技术2022
［4］黄冬梅等。数据中心数字孪生技术规范中国电子节能技术协会2021
［5］hwai yu geng.datacenter handbook edition 2［m］.wiley，2020
［6］hwai yu geng.internet of things and data analytics handbook［m］.wiley，2018.
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