螢幕上閃爍著文字。也許是匆忙寫在智慧裝置上的電子郵件，或是朋友或家人之間交換的表情符號資訊。在這條數字長河中，數百萬人在狂看他們最喜歡的電視節目，觀看色情片，或進入大型多人線上角色扮演遊戲的廣闊世界，或者只是查詢一個晦澀詞語的含義或最近的COVID-19檢測中心的位置。
無論您的疑問、願望或目的為何，網際網路都能滿足，從開箱影片到 DIY 部落格的一切複雜性都包含在無限複雜的位元字串中。當它們以光速在時間和空間中傳播，在比人類頭髮還細的光纖電纜中穿梭於我們的海洋之下時，這些密集的包含著畫素、字元或幀指令的資訊包，以一和零的形式編碼，最終展開，創造出您現在看到的數字表象。您正在閱讀的文字是進入一個被稱為“雲”的虛無縹緲領域的入口。
雖然在技術術語中，“雲”可能指的是在網路上彙集的計算資源，但在大眾文化中，“雲”已經開始代表並涵蓋了使線上活動成為可能的所有基礎設施，從 Instagram 到 Hulu 再到 Google Drive。就像一朵蓬鬆的積雲漂浮在晴朗的藍天中，拒絕保持固定的形狀或形式一樣，數字雲是難以捉摸的，它的內部運作對於公眾來說在很大程度上是神秘的，這是麻省理工學院控制論專家諾伯特·維納曾經稱之為“黑匣子”的一個例子。但正如我們頭頂的雲朵，無論它們看起來多麼無形或虛無縹緲，實際上都是由物質構成的，數字雲也是如此，它也是一種不折不扣的物質存在。
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要了解雲的物質性，我們必須解開同軸電纜、光纖管、蜂窩塔、空調、配電單元、變壓器、水管、計算機伺服器等等的纏繞。我們必須關注其電力、水、空氣、熱量、金屬、礦物和稀土元素的物質流動，這些是支撐我們數字生活的基石。從這個意義上說，雲不僅是物質性的，而且是一種生態力量。隨著它不斷擴充套件，其環境影響也在增加，即使其基礎設施背後的工程師、技術人員和管理人員都在努力平衡盈利能力和可持續性。在雲的內容所駐留的基礎設施牆壁中，即儲存資料並彙集計算能力以維持我們的雲應用程式執行的工廠式圖書館中，這種困境最為明顯。
雲：碳吞噬者
事件發生在凌晨四點。那時，我正蹲在資料中心的一個隔離通道的地板上，電腦像圖書館裡的書架一樣排列在我兩側。伺服器風扇的喧囂聲使我幾乎聽不見我正在跟隨的資深技術員湯姆向我解釋如何撬開一個有故障的地板瓷磚。我用專用工具從鉸鏈上取下白色方瓷磚，注意到它表面上蝕刻著微小的孔洞，這些孔洞是為了幫助冷空氣從我們下方一個被稱為“增壓室”的巨大的加壓空腔中湧入而設計的。我把瓷磚放在一邊，當一股寒意從暴露的地下增壓室中湧上來時，我感到一股寒意撓著我的鼻子。我開始更換瓷磚，使用一個有更多凹槽的瓷磚，以改善對這組密集計算裝置的空氣流動。這時我聽到了警報聲響起。在一片閃爍的綠色和藍色燈光中，整個機架的計算機突然閃爍起黃色，然後，幾秒鐘後，又變成了不祥的紅色。那一刻，恐慌蔓延到湯姆的臉上，他也變得面紅耳赤，他爭先恐後地控制著我們周圍正在發生的災難。
“它們過熱了，”湯姆在檢查熱感測器時說道，汗水從他的額頭滴下來。
我感覺到熱氣在空氣中瀰漫。溫暖的洪流滲入伺服器的速度比印刷在其電路板上的散熱器可以消散的速度還要快，比風扇可以排出熱空氣的速度還要快，形成一個失控的變暖反饋迴圈。自動關機程式開始，湯姆詛咒著，提醒我每停機一分鐘，服務中斷，都可能給公司造成數千美元的損失。然而，在兩分鐘內，三臺一直處於待機狀態的大型空調機組以全功率啟動，為房間注入北極寒意，並恢復了混亂的秩序。
在上面的小插曲中，我借鑑了我的民族誌田野筆記，我講述了一個數據中心技術人員稱之為“熱失控事件”的事件，即冷卻系統級聯失效，導致處理、儲存和促進線上一切的伺服器中斷執行。正如這個例子所示，數字工業的分子摩擦以不受控制的熱量形式擴散。我們數字查詢和交易的殘渣碎片，電子的飛速流動，溫暖了空氣介質。熱量是計算的廢品，如果不加以控制，它就會成為數字文明運作的障礙。因此，必須不斷地緩解熱量，以使數字引擎每天 24 小時、每天都保持恆定的轟鳴狀態。
為了平息這種熱力學威脅，資料中心絕大多數依賴空調，這是一種冷凍空氣氣體介質的機械過程，以便它可以將危險的熱量從計算機中移開或提升。今天，即使是最先進的資料中心，耗電的機房空調 (CRAC) 或機房空氣處理器 (CRAH) 也是必不可少的。在北美，大多數資料中心都從“髒”電網獲取電力，尤其是在弗吉尼亞州的“資料中心巷”，2019 年全球 70% 的網際網路流量都在這裡。為了冷卻，雲燃燒碳，傑弗裡·莫羅稱之為“元素諷刺”。在當今的大多數資料中心，冷卻佔電力使用量的 40% 以上。
雖然一些最先進的“超大規模”資料中心（如谷歌、Facebook 和亞馬遜維護的資料中心）已承諾透過碳補償和投資風能和太陽能等可再生能源基礎設施將其站點過渡到碳中和，但我觀察到的許多小型資料中心缺乏資源和資本來追求類似的可持續發展舉措。小型傳統資料中心通常建在舊建築物內，這些建築物並未針對不斷變化的電力、冷卻和資料儲存容量需求進行最佳化。自從超大規模設施出現以來，許多公司、大學和其他運營自己小型資料中心的機構已經開始將其資料轉移到超大規模資料中心或雲託管設施，理由是能源成本降低。
根據勞倫斯伯克利國家實驗室的報告，如果整個雲轉移到超大規模設施，能源使用量可能會下降多達 25%。在沒有任何監管機構或機構來激勵或強制我們基礎設施配置進行這種轉變的情況下，已經提出了其他解決方案來遏制雲的碳問題。有人建議將資料中心遷至冰島或瑞典等北歐國家，以利用周圍的冷空氣來最大限度地減少碳足跡，這種技術稱為“免費冷卻”。然而，網路訊號延遲問題使得這個綠色資料中心天堂的夢想在很大程度上無法滿足更廣泛世界的計算和資料儲存需求。
因此，雲現在的碳足跡比航空業還要大。一個數據中心可以消耗相當於 50,000 個家庭的電力。資料中心每年消耗 200 太瓦時 (TWh) 的電力，其總耗電量超過一些民族國家。今天，資料中心使用的電力佔整體碳排放量的 0.3%，如果我們擴大統計範圍以包括筆記型電腦、智慧手機和平板電腦等聯網裝置，則總數將變為全球碳排放量的 2%。
為什麼需要如此多的能源？除了冷卻之外，資料中心的能源需求也十分巨大。為了滿足客戶對其資料和雲服務隨時隨地可用的承諾，資料中心被設計為高度冗餘的：如果一個系統出現故障，另一個系統會立即準備就緒以取代它，從而防止使用者體驗中斷。就像湯姆的空調在低功耗狀態下閒置，並在溫度過高時準備啟動一樣，資料中心也是一個冗餘的“俄羅斯套娃”：諸如柴油發電機之類的冗餘電源系統，在其他伺服器意外不可用時準備接管計算過程的冗餘伺服器等等。在某些情況下，只有 6% 到 12% 的能源消耗 用於主動計算過程。其餘部分用於冷卻和維護層層冗餘的安全措施，以防止代價高昂的停機。
降水
現在是七月下旬的亞利桑那州。在無雲的這一天，太陽是白色且炙熱的。當我跟隨初級技術員傑里米走到資料中心後面的空地時，我感覺到太陽灼燒著我的後頸，那裡排列著數十個集裝箱。在這 117 華氏度的高溫中，我們的任務是修復一個出現故障的蒸發冷卻系統。我們擰開其中一個外部面板上的螺絲，然後進入集裝箱，令我驚訝的是，它實際上是一個模組化伺服器叢集。管道從空地上的小溝渠向上延伸，地面上的飲用水被泵入其中，滲入海綿狀的過濾介質。在我看來，這種泡沫狀的材料類似於蜂窩或黃蜂窩（圖 2）。科羅拉多河富含沉澱物的水凝結成一種粘稠的煤煙狀物質，覆蓋在多孔的表面上，這與蜂蜜非常相似。這種潮溼的材料托盤在乾燥的沙漠空氣中迅速蒸發，翻騰的水汽雲輕輕地冷卻著周圍嗡嗡作響的伺服器，傑里米解釋說。我瞭解到，這就是為什麼這個集裝箱被稱為“嘴巴”的原因。
雲可能是個碳消耗大戶，但正如“嘴巴”的例子所表明的那樣，雲也非常渴。就像牧場一樣，伺服器農場也需要灌溉。在當今的許多資料中心中，冷水透過伺服器機架的格柵管道輸送，以更有效地冷卻設施，液體是比空氣更好的對流介質。這種從冷卻空氣到冷卻水的轉變是為了減少碳足跡，但這需要付出代價。由於經歷了歷史性的乾旱和熱穹頂，美國西部地區的社群在水資源方面承受著越來越大的壓力。在亞利桑那州的梅薩，我花了六個月的時間研究沙漠資料中心樞紐的興起，一些政客現在公開反對建設資料中心，認為鑑於資源限制，資料中心耗水是不必要且不負責任的。在猶他州的布拉夫代爾，由於附近的美國國家安全域性（NSA）的猶他資料中心每天消耗七百萬加侖的水來執行，居民正遭受缺水和停電之苦。
資料中心每天消耗數百萬加侖的亞利桑那州的水。
為了應對人們日益認識到資料中心對像梅薩和布拉夫代爾這樣缺水社群的影響，像谷歌這樣的公司承諾到 2030 年實現“水資源正效益”，承諾“補充”其設施和辦公室消耗的 120% 的水。透過實施成本高昂的“閉環”水冷卻系統，像谷歌和 Cyrus One 這樣的公司能夠回收一些用於蒸發冷卻的廢水，儘管大部分水在蒸發過程中會逸入大氣。除了最佳化水資源利用和最大限度地減少“浪費”之外，谷歌和其他公司還承諾投資水基礎設施和社群資源，以加強“水資源管理”和“水資源安全”。
這些公司的承諾雖然值得稱讚，但沒有強制執行力，而且鑑於未來十年資料儲存基礎設施的爆炸式增長（據一些估計，將增加兩倍），這些承諾似乎也不可行。媒體學者 Ml Hogan 警告說，不要信任“大型科技公司”對其自身進行監管，因為這些公司與化石燃料行業有著經濟聯絡，並且未能按時實現此前減少碳排放或其他型別浪費的承諾。
根據聯合國環境規劃署撰寫的《2021 年排放差距報告》，預計到本世紀末，全球氣溫將上升 2.7 攝氏度。地球變暖將融化冰川並導致海平面上升。其結果將是淡水供應鹽鹼化、停滯水庫中病原體生長擴散以及正在進行的沙漠化程序加劇，如果各國政府和公司未能加大力度遏制排放，到 2040 年將造成幾乎普遍缺水的狀況。雖然公司承諾並不能保證資料中心會進行監管，但像最近的《氣候中立資料中心公約》這樣更大的問責機制，這是一個由歐洲資料中心公司和基礎設施提供商組成的聯盟，承諾到 2050 年實現“氣候中立”，它為更大規模的監管舉措提供了一個模型，這些舉措可能會產生更實質性的影響。
雲並不沉默
2019 年。布倫達·海沃德在陽光明媚的社群裡散步，經過亞利桑那州錢德勒的丘帕羅薩公園美麗的綠色草坪時，她聽到了它——這個在她試圖睡覺的每個夜晚都困擾著她的聲音。它在每天早上她醒來時都會出現。它在她的孩子們小時候玩耍的公園裡，在刺槐樹的枝條中沙沙作響，在她試圖安靜地生活時跟蹤著她。它最初是一種沉悶的轟鳴聲，類似於深夜裡瘋狂派對的青少年發出的喧鬧聲。後來，它演變成一種持續的機械嗡嗡聲。她試圖不去注意它，試圖不聽它，但它就在那裡，在一切的背後，是她生活中地獄般的背景音樂。作為一名護士，她知道這種聲音不僅僅是惱人的。她看到了它造成的損害跡象——高血壓、皮質醇——但她無法阻止它。沒有人能阻止它，因為它不會睡覺。
2020 年。封鎖迫使城市居民待在家中，以儘量減少 COVID-19 的傳播。對於大衛·格雷來說，幽閉恐懼症只是他最不擔心的事情。相反，他和他在芝加哥市中心印刷工街的鄰居們必須忍受一種聲波形式的禍害。當他在家中閒逛時，當他工作、吃飯和洗澡時，它就在那裡，一種單調的嗡嗡聲，一種不停歇的咔噠聲，是他生活中持續不斷、不受歡迎的伴侶。它在他腦海中發酵，抓撓著他的想法，探尋著他的理智，用持續的恐懼和焦慮的詛咒毒害著他。他不能離開；他是不被允許離開的。他無法逃脫。他就在那裡，與它在一起，成為它迷人單調的囚徒。
2021 年。在丘帕羅薩公園，我也聽到了它。在孩子們玩耍的哭喊聲、狗叫聲、汽車飛馳而過的聲音之上，它在翱翔。我的耳朵豎了起來，聆聽著雲的音樂，一段由簡訊、電子郵件、貓影片和假新聞組成的刺耳交響樂，在我的耳朵裡脈動、轟鳴。穿過籃球場、野餐桌和多刺的梨樹，所有人都可以看到它的來源：CyrusOne 資料中心。
在遙遠的距離上，我們數字生活的聲波廢氣在迴盪：硬碟的細微振動、空氣冷卻器的隆隆聲、柴油發電機的曲柄聲、風扇的機械旋轉聲。資料中心會排放聲波廢棄物，環保主義者稱之為“噪聲汙染”。對於像布倫達和大衛這樣的社群來說，資料中心的計算嗡嗡聲不僅僅是一種煩惱，而且是精神和身體傷害的來源。受過培訓的護士布倫達報告說，隨著噪音的出現，她的血壓和皮質醇水平有所上升。大衛是一名二十多歲的軟體工程師，被診斷出患有高血壓，並經常與臨床治療師會面，以控制資料中心嗡鳴聲引起的焦慮。
他們的故事是警示故事；它們既不常見也不例外。工業噪聲汙染的急性和縱向生理影響已被充分記錄，包括聽力損失、皮質醇等壓力激素升高、高血壓和失眠。布倫達和大衛分別與各自社群的其他不滿居民會面，以組織變革。布倫達很快加入了多布森噪聲聯盟，幫助組織與她的鄰居、市官員、州和聯邦代表以及違反規定的 CyrusOne 資料中心的員工舉行的社群會議。大衛與他所在大樓的其他人員一起採取了立場，成功地動員芝加哥公共衛生部門代表他們提出噪聲投訴，併成功地獲得了關於噪聲汙染違規行為的聽證會。雖然這些社群為儘量減少對他們造成傷害的噪聲汙染所做的努力仍在繼續，但他們已接受適度的目標，即改善而不是解決問題。與其他行業不同，資料中心在很大程度上是自我監管的：沒有全面的聯邦機構來管理新建和現有設施的選址和運營。
由於政治當局不對資料中心噪聲進行監管，因此可以將設施建在靠近居民社群的地方。鑑於聽覺的主觀性，噪聲監管的歷史最好被描述為一系列關於專業知識和“安靜權”的競爭，正如自由法律制度所編纂的那樣。在我在錢德勒和印刷工街社群進行的實地調查過程中，我瞭解到雲的“噪聲”獨特地逃避了監管計劃。在許多情況下，以分貝（dB）為單位測量的，資料中心的響度低於當地法令規定的不耐受閾值。因此，當居民聯絡當局進行干預以減弱或消除其噪音時，由於資料中心在技術上沒有違反法律，並且其物業被劃為工業用途，因此沒有采取任何行動。然而，在對聲音進行更仔細的調查後，一些居民報告說，單調的嗡嗡聲（一種在人類語音範圍內徘徊的頻率）特別令人不安，因為人耳對識別高於其他頻率的這種頻率非常敏感。即便如此，有時資料中心執行柴油發電機時，其噪聲也大大超過了允許的噪聲分貝閾值。與水和碳一樣，像 CyrusOne 這樣的當地公司在社群會議上承諾採取措施來減弱其聲音，儘管這些都是無法執行的承諾，到目前為止，它們都未能兌現。
不朽的廢物
自 2007 年第一款智慧手機在市場上首次亮相以來，此類裝置已經生產了超過 70 億部。它們的平均壽命不到兩年，這是設計過時和渴望從炫酷的新功能中獲利的後果。與此同時，它們的製造的物質和政治條件，以及生產所需的資源仍然是模糊不清的。在艱苦的條件下，礦工們不知疲倦地在地球上尋找製造資訊和通訊技術（ICT）裝置所需的稀有金屬。然後，在全球南部的富士康等大型工廠，那裡可以廉價地獲得勞動力並且對工人的法律保護很少，智慧手機被組裝並運送給消費者，但它們只是在幾個月內被丟棄，最終進入像迦納阿博布洛西這樣的電子垃圾墓地。這些金屬，其中許多是有毒的並含有放射性元素，需要數千年才能腐爛。數字垃圾正在進行生態轉型。
歷史學家內森·恩斯門格（Nathan Ensmenger）寫道，製造一臺臺式電腦需要 240 公斤的化石燃料、22 公斤的化學品和 1500 公斤的水。資料中心大廳裡擺滿的伺服器是密集的專用資產，有些單元的價值高達數萬美元。當保修期到期並且裝置未能達到諸如 Uptime Institute 等機構設定的高可靠性和冗餘標準時，電纜、電池、不間斷電源 (UPS)、空調（CRAC 和 CRAH）、配電單元 (PDU) 和變壓器也會定期退役和處置。其中一些元件含有有毒的多氯聯苯 (PCB)，必須進行處置而不是重複使用。歐洲和其他地方正在努力改進設施和裝置設計，以延長裝置的使用壽命，更方便地進行維修，並正式建立一個使用 “材料護照” 來回收舊裝置的交換系統，該護照像 CARFAX 一樣精確記錄裝置的歷史。即使實施了這些可持續發展舉措，像綠色和平組織這樣的環保組織 估計，每年產生的電子垃圾中只有不到 16% 被回收利用。
我們發現自己身處的生態動態並非完全是設計限制的結果，而是個人、社群、公司和政府等人類行為和選擇的結合，加上缺乏實現可持續雲的意願和想象力。雲既是文化也是技術。像文化的任何方面一樣，雲的軌跡及其生態影響不是預先註定的或不可改變的。像文化的任何方面一樣，它們是可以改變的。
本文經授權轉載，並於 2022 年 2 月 14 日首次釋出。