云对环境的影响
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云对环境的影响

互联网用户对云的环境影响如何收集更多数据?

环境

在这些锁定时间内,大量的居民正在视频会议中工作。但是当他们将耗气量的驱动器换成数字连接时,每两小时便消耗一次个人能源 视频 比他们在四英里的火车上所消耗的那部分燃料更值得一提。除此之外,数以百万计的学生正在开车上互联网而不是闲逛。

同时,在数字宇宙的其他角落,科学家们疯狂地部署算法来加速研究。但是,单个人工智能应用程序的模式学习阶段可以比每天10,000辆汽车消耗更多的计算能量。

分析师广泛报道了 增加 来自各种形式的在家活动的互联网流量。

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云如何影响我们的环境?

在线的一切事物都采用了数字流量措施 杂货 视频游戏和电影流。到目前为止,系统已经很好地处理了这一切,并且云已经可以持续使用,而不会偶尔出现故障。

在COVID-19危机期间,云的作用不仅是一键式电话会议和视频聊天。远程医疗终于发布了。例如,我们已经看到,应用程序迅速出现以帮助自我评估症状,并且AI工具投入使用以增强X射线诊断并帮助进行联系人跟踪。云还使研究人员能够快速创建临床信息的“数据湖”,以推动当今部署用于治疗药物和疫苗的超级计算机的天文能力。

人工智能和云的未来将为我们带来更多上述信息,以及实用的家庭诊断和基于VR的有用远程医疗,更不用说针对新疗法的超加速临床试验了。而且,这并没有说明云将在不属于医疗保健领域的80%的经济中实现哪些功能。

尽管这些新功能为我们带来了令人兴奋的一切,但所有云计算背后的基石将保持一致且不断增长的能源需求。我们基于AI的工作场所远未节省能源,它所消耗的能源比以往任何时候都多,这是科技行业在未来几年急需评估和考虑的挑战。


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新的信息基础设施

云是至关重要的基础架构。这将并且将重塑许多优先事项。仅在几个月前,科技巨头们就互相屈服,发表了关于减少能源使用量和促进其运营的“绿色”能源的承诺。毫无疑问,这些问题将仍然很重要。但是,可靠性和弹性(简称为可用性)现在将成为重中之重。

国际能源署(IEA)执行董事法提赫·比罗尔(Fatih Birol)  提醒 在外交上轻描淡写的她的选民关于风能和太阳能的未来: “今天,我们目睹了一个更加依赖数字技术的社会” 哪一个 “突出表明决策者需要仔细评估极端条件下灵活性资源的潜在可用性。”

在COVID-19危机之后的经济压力时代,社会必须付出的代价才能确保“可用性”的重要性更大。

利用太阳能和风能技术提供高可靠性的电力仍然非常昂贵。那些声称太阳能/风能达到“电网平价”的人并没有考虑现实。数据显示,在欧洲,风电/太阳能发电所占份额远高于美国,电网千瓦时的总体成本要高出大约200%至300%。值得注意的是,包括科技公司在内的大型工业用电用户通常,他们会从电网平均价格中获得很大的折扣,这使消费者负担了更高的成本。

简而言之:这意味着消费者要花更多的钱给自己的房屋供电,这样大型科技公司就可以花更少的钱为保持智能手机上的数据供电。 (我们将看到,在危机后的气候中,宽容的公民有多么不对称。)

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实际上,许多这样的现实被事实隐藏了,即云的能源动态与个人交通相反。对于后者,消费者从字面上可以看到在加满汽车油箱时会消耗90%的能量。不过,对于“已连接”的智能手机,有99%的能源依赖关系是远程的,并且隐藏在云计算的庞大但基本上看不见的基础架构中。  

对于刚起步的人来说,为云提供动力的繁琐数字引擎位于数千个看不见的,无描述的仓库规模的数据中心中,成千上万个冰箱大小的硅机机架为我们的应用程序提供动力,并且数据量激增被存储。甚至许多数字认知专家都惊讶地发现 这样的机架每年消耗的电量超过50特斯拉。最重要的是,这些数据中心通过更多的耗电硬件连接到市场,这些硬件可以推动大约十亿英里的信息高速公路(包括玻璃电缆)通过 400万 手机信号塔打造了更为广阔的隐形虚拟高速公路系统。

因此,全球信息基础设施-从网络和数据中心到惊人的能源密集型制造过程的所有构成要素-已从几十年前的不存在的系统发展到如今的系统。 大致使用 一年耗电2000太瓦小时。这是全球每年使用的五百万辆电动汽车的100倍以上。

用单独的术语来说:这意味着每个智能手机所用的平均电量要比典型手机的年均电量大 冰箱。所有这些估计都是基于几年前的事态。

 

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更加数字化的未来将不可避免地消耗更多能源

现在,一些分析家声称,即使近年来数字通信量猛增,效率提高现在也使以数据为中心的能源使用量增长保持缓慢甚至趋缓。这种主张面临着最近反事实事实的趋势。自2016年以来,数据中心在硬件和建筑物上的支出急剧增加,并且该硬件的功率密度大大提高。

不管最近几年数字能源需求的增长是否放缓,云的发展都快得多。云能源需求是否会相应增长,在很大程度上取决于数据使用的增长速度,尤其是云的用途。能源需求的任何显着增加将使满足云的中央运营指标:始终可用的工程和经济挑战变得更加困难。

在过去五年中,建立的数据中心的平方英尺数超过了过去十年的总面积。甚至还有一类新的“超大规模”数据中心:填充硅酮的建筑物,每个建筑物都超过一百万平方英尺。从房地产的角度来看,这些等同于一个世纪前摩天大楼的曙光。但是,尽管当今世界上不到50座帝国大厦大小的超高层建筑,但地球上已经有约500座超大规模数据中心。后者拥有超过6,000座摩天大楼的集体能源需求。

我们不必猜测什么推动了云流量的增长。排在首位的主要驱动力是人工智能,更多视频,尤其是数据密集型虚拟现实,以及在网络“边缘”扩展微型数据中心。

直到最近,关于AI的大多数新闻都集中在其作为工作杀手的潜力上。事实是,人工智能是一整套生产力驱动工具中的最新产品,它将复制生产力在历史过程中一直做的工作:创造就业的净增长,为更多的人创造更多的财富。对于COVID-19恢复,我们将需要更多的两者。但这是另一个故事。到目前为止,很明显,人工智能在从个人健康分析和药物输送到医学研究和求职的所有过程中都可以发挥作用。很有可能AI最终将被视为净“好”。

不过从能量上来说 人工智能 (人工智能)是最需要数据的 权力密集尚未使用的硅的使用–世界希望使用数十亿这种硅 人工智能 筹码。总的来说,专门用于机器学习的计算能力每隔几个月就翻一番,这是摩尔定律的一种超级版本。例如去年,Facebook指出 人工智能 作为其数据中心能耗每年翻一番的主要原因。

在不久的将来,我们还应该期望,在经过数周的锁定后,由于在小型平面屏幕上观看视频会议的不足,消费者已经为这一时代做好了准备。 虚拟现实 (虚拟现实)视频。 虚拟现实 需要将图像密度提高1000倍,并将使数据流量增长大约20倍。

尽管千篇一律,但技术已经准备就绪,并且即将到来的高速浪潮 5G 网络具有处理所有这些额外像素的能力。不过,这需要重复:由于所有位都是电子,这意味着比今天的预测,更多的虚拟现实导致更多的功率需求。

 


除此以外,最近的趋势是在“边缘”上靠近客户建立微数据中心的趋势。光速太慢,无法传递 人工智能 驱动的情报,从远程数据中心到实时应用程序,例如 虚拟现实 适用于会议和游戏,自动驾驶汽车,自动化制造或“智能”物理基础设施,包括智能医院和诊断系统。 (医疗保健的数字和能源强度本身已经很高并且还在上升:医院的平方英尺已经比其他商业建筑的平方英尺多消耗了五倍的能量。)

现在预测边缘数据中心将在十年后增加100,000 MW的电力需求。从角度来看,这远远超过整个加利福尼亚电网的电力容量。同样,这一切都没有出现在最近几年的能源预测者的路线图上。


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数字能源优先级会改变吗?

这就给我们带来了一个相关的问题:冠状病毒后时代的云公司是否会继续将精力集中在能源消耗或可用性上?放纵,是指那些在其他地方(包括海外)在风电/太阳能发电方面进行的公司投资,而不是直接为自己的设施供电。这些远程投资“贷记”到本地设施中,以声称它是绿色动力,即使实际上并没有为该设施供电。

没有什么可以阻止任何寻求绿色环保的公司与常规电网实际断开连接并构建自己的本地风能/太阳能发电的,除非这样做并确保24/7 可用性 会导致该设施的电费增加大约400%。

就购买放纵的前景而言,今天看来,了解全球信息基础设施已经消耗的电力比世界上所有太阳能和风电场的总发电量还多是很有用的。因此,地球上没有足够的风能/太阳能来供科技公司(更不用说其他任何公司)来购买“信用证”,以抵消所有数字能源的使用。

少数正在研究的研究人员 数字 能源趋势预计,在未来十年内,云燃料的使用量可能至少增长300%,而这是在我们全球大流行之前。同时,国际能源署(International Energy Agency)预测,在这段时间内,全球可再生能源发电量仅会“翻番”。该预测也是在冠状病毒发生前的经济中做出的。 IEA现在担心经济衰退会耗尽财政对昂贵的绿色计划的热情。

不管有关发电技术的问题和争论如何,信息基础架构运营商的优先级都会增加,并且必然会转向 可用性。那是因为云正在迅速变得与我们的经济健康以及我们的身心健康密不可分。

所有这些使我们对从大流行和史无前例的经济关闭中复苏的另一面感到乐观。赞扬微软在其COVID 19之前的能源宣言中,指出“人类繁荣的进步……与能源的使用密不可分”。我们以云为中心的21世纪基础设施也没有什么不同。那将是一件好事。

马克·米尔斯(Mark Mills)是这本书的作者, “数字大教堂: 信息基础设施时代”,并且是曼哈顿学院的高级研究员,西北大学麦考密克工程学院的院士,以及能源技术风险投资基金Cottonwood Venture Partners的合伙人。