• Пн. Июн 14th, 2021

Изучение воздействия вычислений на окружающую среду и будущего экологически чистых вычислений

Изучение воздействия вычислений на окружающую среду и будущего экологически чистых вычислений

Изучение воздействия вычислений на окружающую среду и будущего экологически чистых вычислений.

Предоставлено: Pixabay / CC0 Public Domain.

Что приходит на ум, когда вы думаете о своем углеродном следе? Наверное, ехал и летал. Возможно, домашнее потребление энергии или ежедневные поставки Amazon. Но как насчет просмотра Netflix или встреч Zoom? Вы когда-нибудь задумывались об углеродном следе кремниевых чипов в вашем телефоне, умных часах или бесчисленном множестве других устройств в вашем доме?

Каждый аспект современных вычислений, от самого маленького чипа до самого большого центра обработки данных, имеет цену за выбросы углерода. На протяжении большей части века технологическая промышленность и область вычислений в целом была сосредоточена на создании меньших, более быстрых и более мощных устройств -но лишь немногие учли их общее воздействие на окружающую среду..

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) пытаются изменить это положение..

«В течение следующего десятилетия спрос, количество и типы устройств будут только расти», -сказал Удит Гупта, доктор философии. кандидат компьютерных наук в SEAS. «Мы хотим знать, какое влияние это окажет на окружающую среду, и как мы, как отрасль, должны думать о том, как мы применяем более устойчивые методы».

Гупта вместе с Гу-Ён Вей, профессором электротехники и информатики Роберта и Сюзанны, и Дэвидом Бруксом, профессором компьютерных наук семьи Хейли, представят доклад об экологическом следе вычислений на Международном симпозиуме IEEE по Архитектура высокопроизводительного компьютера -3 марта 2021 г..

Исследование SEAS является частью сотрудничества с Facebook, где Гупта проходит стажировку, и Университетом штата Аризона..

Команда не только изучила все аспекты вычислений, от архитектуры микросхем до проектирования центров обработки данных, но и составила карту всего срока службы устройство, от производства до переработки, чтобы определить этапы, на которых происходит наибольшее количество выбросов.

Команда обнаружила, что большая часть выбросов, связанных с современным мобильным оборудованием и оборудованием для центров обработки данных, происходит от производства оборудования и инфраструктуры..

«Большое внимание было уделено тому, как мы сокращаем количество энергии, потребляемой компьютерами, но мы обнаружили, что также очень важно подумать о выбросах от простого создания этих процессоров», -сказал Брукс. «Если производство действительно важно для выбросов, можем ли мы разработать более совершенные процессоры? Можем ли мы снизить сложность наших устройств, чтобы снизить производственные выбросы?»

Возьмем, к примеру, дизайн микросхемы..

Сегодняшние чипы оптимизированы по размеру, производительности и срок службы батареи. Типичный чип состоит из кремния размером около 100 квадратных миллиметров и содержит миллиарды транзисторов. Но в любой момент времени используется только часть этого кремния. Фактически, если бы все транзисторы были задействованы одновременно, устройство исчерпало бы срок службы батареи и перегрелось. Этот так называемый темный кремний улучшает производительность устройства и время автономной работы, но он крайне неэффективен, если учесть углеродный след, который идет на производство чипа..

«Вы должны спросить себя, каково влияние на углерод этой дополнительной производительности», -сказал Вэй. «Темный кремний обеспечивает повышение энергоэффективности, но какова стоимость с точки зрения производства? Есть ли способ разработать более компактный и умный чип, который использует весь доступный кремний? Это действительно сложная, интересная и захватывающая проблема».

С такими же проблемами сталкиваются центры обработки данных. Сегодня на центры обработки данных, площадь некоторых из которых составляет многие миллионы квадратных футов, приходится 1 процент мировых потребление энергии, число, которое, как ожидается, будет расти.

Поскольку облачные вычисления продолжают развиваться, решения о том, где запускать приложения -на устройстве или в центре обработки данных -принимаются на основе производительности и времени автономной работы, а не выбросов углекислого газа..

«Нам нужно спросить, что экологичнее, запуск приложений на устройстве или в центре обработки данных», -сказал Гупта. «Эти решения должны быть оптимизированы для глобальных выбросов углерода с учетом характеристик приложений, эффективности каждого аппаратного устройства и изменения энергосистем в течение дня».

Исследователи также призывают промышленность взглянуть на химические вещества, используемые в производстве..

Добавление воздействия на окружающую среду к параметрам вычислительного дизайна требует значительного культурного сдвига на всех уровнях области, от студентов бакалавриата до генеральных директоров..

С этой целью Брукс стал партнером Embedded EthiCS, гарвардской программы, которая включает философов непосредственно в Информатика курсы, чтобы научить студентов думать об этических и социальных последствиях своей работы. Этой весной Brooks включает встроенный модуль EthiCS по вычислительной устойчивости в COMPSCI 146: Компьютерная архитектура..

Исследователи также надеются сотрудничать с преподавателями экологических наук и инженерии SEAS и Центром окружающей среды Гарвардского университета, чтобы изучить, как внести изменения на политическом уровне..

"Цель этого документа -повысить осведомленность о углеродном следе, связанном с компьютерами, и предложить отрасли добавить углеродный след к списку показателей, которые мы учитываем при разработке новых процессов, новых вычислительных систем, нового оборудования и новых способов использования устройств. «Нам нужно, чтобы это было основной целью развития вычислительной техники в целом», -сказал Вэй..

Соавторами статьи являются Сильвия Ли, Джордан Цзе, Сянь-Синь С. Ли и Кэрол-Жан Ву из Facebook и Ён Гын Ким из Университета штата Аризона..

Дополнительная информация:

В погоне за углеродом: неуловимый экологический след вычислений, arXiv: 2011.02839 [cs.AR] arxiv.org/abs/2011.02839

Предоставлено

Гарвардская школа инженерных и прикладных наук Джона А. Полсона