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商业与创新

助力野兽:为什么我们不应该’不用担心互联网’不断增加的电力消耗

13 Jan 2021 詹姆斯·麦肯齐
取自2021年1月号 物理世界。物理研究所的会员可以享受完整的期刊 通过 物理世界 应用程式.

到2025年,互联网将使用世界总电量的五分之一-这并不是一件坏事, 詹姆斯·麦肯齐

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格斗适合 数据中心为互联网提供动力,在能源使用方面非常高效。 (由iStock / Kwarkot提供)

我最近去了一个运河度假,在一条漂亮的小游艇上漂流 斯塔福德郡乡村。他们说,乘运河旅行是减慢速度的最快方法,因为稳健的步伐,安宁和野生动植物都使您有时间思考。当我蜿蜒经过工厂,陶器和矿山时,我开始反思工业革命以及建立英国运河网络的原因。

从今天的角度来看,运河似乎简直是惊人的缓慢-最高时速限制在每小时四英里,并且要花20分钟才能通过船闸。但是,早在18世纪,运河是一项了不起的突破,使公司能够以低成本运输原材料和货物。一匹马拖着一艘船的重量是马车拖拉力的50倍。

运河的鼎盛时期没有持续。很快出现了蒸汽机和铁路,它们的速度要快得多。反过来,它们又被汽车,卡车和卡车所侵占,公路网络提供了一种更快,更便宜,更方便的方式来交付货物和服务,推动生产力和经济增长。但是每种运输方式,甚至是运河,都面临着其创建,路线和影响的最初反对。

误导性的煽情主义

当今的现代通信基础架构(Internet)也遭受了损失。我看过诸如“硅谷的肮脏秘密”, “如何阻止数据中心吞噬世界的电力”“病毒猫视频如何使地球变暖”。一个最喜欢的是 “ Google搜索可以产生相同数量的CO2 像烧水壶一样”,即使数学运算超出了几个数量级,并且认为能耗与CO直接相关也是错误的2 排放。

我读过有关网络服务器数据中心的文章,例如Google和Facebook所使用的数据中心,这被归咎于2%的温室气体排放,这与航空旅行大致相同。英国广播公司(BBC)网站甚至有一个最近的故事暗示我们应该 发送更少的电子邮件来“拯救地球”,尽管它添加了它,但发送电子邮件的基础结构(笔记本电脑,WiFi和网络本身)都不会受到太大影响。

世界20%’到2025年,互联网的总耗电量可能会耗尽。有些人可能会感到震惊,但对我来说,这绝对可以。

电子邮件的魅力在于它们是如此的快速和廉价。在英国,费用 85便士 来邮寄一封信(加上信封,纸和到达邮筒的努力),而一封电子邮件几乎不花任何钱(并且对环境的影响较小),并且不需要两天就可以到达。当然,当某种东西几乎是免费的时,人们会消费更多。被称为 杰文斯悖论,它最早是在1800年代应用于煤炭的,但是通讯也具有价格弹性。

根据瑞典KTH皇家技术学院的最新报告,互联网目前约消耗全球总用电量的10%。这个数字从2012年的8%上升到2025年的20%。有些人可能会感到震惊,但对我来说,这绝对不错。毕竟,互联网正在推动生产力和经济增长的下一步,并为整个经济中的碳减排奠定了基础。而且不要忘了,如果我们所有人都驾驶电动汽车,那么我们需要的电量是现在的两倍。

甚至 数据中心 –充满服务器和硬盘的建筑物,这些建筑物是云计算的物理体现–表现出色。是的,它们需要大量的能源:一个大型中心通常每年消耗超过30 GWh的电能,每年有300万英镑的电费,大约是其运行成本的60%。但是,运营商因此将精力集中在能源效率上。而且,英国450个商业数据中心使用的能源中有75%以上是100%可再生的。

所谓的“超大规模”数据中心诞生于Facebook,Amazon和Google等公司需要每百万台服务器中的25万台以上的机队时,导致Facebook在2011年成立了Open Compute Project,以共享硬件和软件解决方案来进行计算更节能。成员公司(今天大约有200家)意识到使用现成的硬件没有任何意义。相反,他们开发了“裸机”服务器,其中剥夺了视频硬件和连接器(无需显示),并消除了闪烁的灯光(没有人可以看着它们)。

最好的“hyperscale”数据中心已将其电源使用效率(PUE)降低至约1.2。

因此,尽管常规数据中心的电源使用效率(PUE)(所需的总能量除以计算的能量)为2.0,但最好的超大规模设施将这一数字降低到约1.2。 Google甚至拥有1.12的PUE得分 平均而言,它的所有中心距完美的1.0都不远。冷却技术的改进也有所帮助:Facebook的 Lulea数据中心 瑞典北极圈附近的居民使用外部空气进行冷却,并依靠水力发电。

Facebook,谷歌,苹果和其他公司都承诺使用100%可再生能源(尽管百度,腾讯和阿里巴巴等竞争对手并未这样做)。确实,谷歌是全球最大的可再生能源公司采购商(自2007年起实现碳中和),并承诺到2030年实现无碳排放。微软甚至 答应了 到2050年,要消除其自1975年成立以来直接排放或消耗的所有碳。

绿色和平IT分析师 加里·库克(Gary Cook) 情况并不乐观,他说,到目前为止,全球数据中心使用的电力中只有约20%可再生,而80%的电力仍来自化石燃料。也许是这样,但是鉴于互联网公司如此关注效率并为获得清洁电力(并提供减碳服务)付出更多的代价,我们首先需要做更多的工作来使电力无碳。那是焦点所在,而不是有关使地球变暖的猫视频的头条新闻。

版权©IOP 出版 Ltd和个人贡献者的2021年