Τα κέντρα δεδομένων αποτελούν την πληροφοριακή ραχοκοκαλιά ενός ολοένα και περισσότερο ψηφιοποιημένου κόσμου. Η ζήτηση για τις υπηρεσίες τους αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς, ενώ τεχνολογίες όπως η τεχνητή νοημοσύνη, τα έξυπνα και συνδεδεμένα ενεργειακά συστήματα, τα κατανεμημένα συστήματα παραγωγής και τα αυτόνομα οχήματα, θα αυξήσουν περαιτέρω τη ζήτηση.
Εκτός από την αποθήκευση δεδομένων, τα κέντρα αυτά στεγάζουν και συστήματα με εξαιρετικά υψηλή υπολογιστική ισχύ. Η υπολογιστική υψηλών επιδόσεων (HPC) όπως ονομάζεται, είναι παρούσα σε πολλούς τομείς: ταινίες κινουμένων σχεδίων, τραπεζικές αναλύσεις, τεχνητή νοημοσύνη, αεροδυναμική, γενετική κ.ά.
Σύμφωνα με την εταιρεία Coresite, η οποία επενδύει στην αγορά κέντρων δεδομένων, υπάρχουν περισσότερα από επτά εκατομμύρια κέντρα δεδομένων στον κόσμο. Αρκετές αναλύσεις υποστηρίζουν ότι η ενέργεια που χρησιμοποιούν τα κέντρα δεδομένων στον κόσμο έχει διπλασιαστεί κατά την τελευταία δεκαετία και ότι η ενεργειακή τους χρήση θα τριπλασιαστεί ή και τετραπλασιαστεί μέσα στην επόμενη δεκαετία. Αυτό σημαίνει ότι έχουν το ταχύτερα αυξανόμενο αποτύπωμα άνθρακα από κάθε άλλο τομέα της πληροφορικής.
Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας, τα κέντρα δεδομένων καταναλώνουν περίπου 200 τεραβατώρες (TWh) ηλεκτρικής ενέργειας, ή σχεδόν το 1% της παγκόσμιας ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, συμβάλλοντας στο 0,3% όλων των παγκόσμιων εκπομπών CO2.
«Αυτή η εξάρτηση από τα κέντρα δεδομένων πρόκειται να αυξηθεί καθώς η πρόσβαση στο διαδίκτυο θα επεκτείνεται σε όλο τον κόσμο», λέει ο Ρέι Γουόλς, ειδικός σε θέματα ψηφιακής ιδιωτικότητας στο ProPrivacy.com.
«Ως αποτέλεσμα, η ανάγκη για φάρμες διακομιστών θα αυξάνεται όσο περνάει ο καιρός και περισσότεροι άνθρωποι θα έχουν πρόσβαση στο διαδίκτυο. Αυτό, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι ο όγκος των δεδομένων που δημιουργεί κάθε άτομο επεκτείνεται εκθετικά, σημαίνει ότι η πίεση για τα κέντρα δεδομένων θα αυξηθεί».
Η κυκλοφορία του 5G, οι νέες συσκευές IoT (Διαδίκτυο των Πραγμάτων) και η ακμάζουσα αγορά των κρυπτονομισμάτων επιδεινώνουν το πρόβλημα.
Γιατί τα κέντρα δεδομένων είναι τόσο εχθρικά για το περιβάλλον
Για να παραμείνει λειτουργικό ένα κέντρο δεδομένων, πρέπει ή να έχει κατασκευαστεί σε χώρα με φυσικά ψυχρό κλίμα, ή να στεγάζεται σε περιβάλλον με ελεγχόμενη θερμοκρασία που πρέπει να διατηρείται όλο το εικοσιτετράωρο. Σύμφωνα με μελέτες, περίπου το 40% της συνολικής ενέργειας που καταναλώνουν τα κέντρα δεδομένων, πηγαίνει στην ψύξη του εξοπλισμού πληροφορικής.
Η μεταφορά 8 εκατομμυρίων κέντρων δεδομένων στη Σιβηρία είναι ένας μη ρεαλιστικός στόχος, αλλά οι ειδικοί του κλάδου πιστεύουν ότι η κατασκευή κέντρων δεδομένων σε ψυχρές χώρες θα μπορούσε να συμβάλει στη μείωση των εκπομπών. Η Google δοκίμασε αυτή τη θεωρία ανοίγοντας ένα κέντρο δεδομένων στη Χαμίνα της Φινλανδίας το 2009 ενώ το 2019 ανακοίνωσε ότι θα επενδύσει επιπλέον 600 εκατομμύρια ευρώ σε αυτή την οικολογική προσπάθεια.
Όπως αναφέρει το Computer World, από το 2014, τα κέντρα δεδομένων της Google χρησιμοποιούν 50% λιγότερη ενέργεια από τον μέσο όρο της βιομηχανίας μέσω της χρήσης εξαιρετικά αποδοτικών λύσεων ψύξης με εξάτμιση, έξυπνων ελέγχων θερμοκρασίας και φωτισμού και ειδικά κατασκευασμένων διακομιστών που χρησιμοποιούν όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια.
Ωστόσο, με τις χώρες να ψηφίζουν ολοένα και περισσότερο νόμους που απαιτούν τα δεδομένα των πολιτών να αποθηκεύονται σε διακομιστές που βρίσκονται στην εγχώρια επικράτεια, η επιλογή ψυχρότερων κλιμάτων πέρα από αυτά τα σύνορα δεν αποτελεί πλέον βιώσιμη επιλογή.
Σύμφωνα με τον Γουόλς, ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος που προκαλούν τα κέντρα δεδομένων δεν σταματά στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.
«Τα ψυκτικά υγρά συχνά αποτελούνται από επικίνδυνες χημικές ουσίες, και οι εφεδρικές μπαταρίες στα κέντρα δεδομένων -που απαιτούνται για τις περιπτώσεις που υπάρχει έλλειψη ρεύματος- προκαλούν περιβαλλοντικές επιπτώσεις τόσο λόγω της εξόρυξης για τα συστατικά τους, όσο και της διάθεσης των τοξικών μπαταριών μετά», τονίζει ο Γουόλς.
Ο Βίνσεντ ντε Ρουλ, διευθυντής ενεργειακών λύσεων της EDF Energy προσθέτει ότι τα κέντρα δεδομένων δεν θέτουν μόνο μια πρόκληση για τη βιωσιμότητα στον τομέα της πληροφορικής, αλλά και μια στρατηγική πρόκληση.
«Το ενεργειακό κόστος μπορεί να αποτελεί το 70-80% των λειτουργικών δαπανών ενός κέντρου δεδομένων και η παροχή ενέργειας είναι ένα ζήτημα κρίσιμης σημασίας για την επιχείρηση των κέντρων δεδομένων», λέει ο ντε Ρουλ.
Σπατάλη πόρων
Δεδομένου του πόσο γρήγορα αυξήθηκε η ζήτηση για υπολογιστική ισχύ τα τελευταία χρόνια – με το 2020 να σημειώνει ρεκόρ καθώς εξαρτόμαστε ακόμη περισσότερο από το διαδίκτυο στην προσωπική και επαγγελματική μας ζωή – δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η μετάβαση σε μια οικονομία που βασίζεται στα κέντρα δεδομένων ήταν γεμάτη με λειτουργικές ανεπάρκειες.
Μια πρόσφατη έρευνα που διεξήγαγε η Granulate, (εταιρεία βελτιστοποίησης αυτόνομων υπολογιστών σε πραγματικό χρόνο), σε 100 εταιρείες που δαπανούν σχεδόν 1 εκατομμύριο δολάρια ετησίως για υπηρεσίες υπολογιστικού νέφους, διαπίστωσε ότι σε περισσότερες από τις μισές, η χρήση της CPU κυμαίνεται μόνο μεταξύ 20%-40%.
Αυτοί ακριβώς οι υποαπασχολούμενοι, μερικώς αδρανείς διακομιστές συνεχίζουν να καταναλώνουν σημαντικές ποσότητες ενέργειας, επιβάλλοντας περιττά κόστη στις επιχειρήσεις και συμβάλλοντας σε δεκάδες, αν όχι εκατοντάδες εκατομμύρια τόνους εκπομπών CO2, όπως αναφέρει το Forbes.
Δύο λύσεις που εφαρμόζουν οι εταιρείες για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, περιλαμβάνουν βελτιωμένα συστήματα ψύξης και αναβαθμισμένους διακομιστές. Η Microsoft, για παράδειγμα, έχει καταφέρει να μειώσει σημαντικά το κόστος ψύξης, μέσω της βύθισης συστοιχιών διακομιστών σε ειδικά σχεδιασμένα υγρά.
Αυτή η αποδοτική, φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος βελτίωσης της απόδοσης και της χρήσης της CPU μπορεί επίσης να βοηθήσει τις επιχειρήσεις να συμβαδίσουν με τη συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για επεξεργασία δεδομένων – και, στην πραγματικότητα, να συμβάλει στη μείωση του αριθμού των επεξεργαστών που χρειάζονται για να επιτύχουν τις ίδιες ή περισσότερες υπολογιστικές διαδικασίες.
Το αποτύπωμα άνθρακα της τεχνητής νοημοσύνης
Η τεχνητή νοημοσύνη έχει το δικό της αποτύπωμα άνθρακα, το οποίο ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο και τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την εκπαίδευσή της. Για παράδειγμα, τα μοντέλα επεξεργασίας φυσικής γλώσσας μεγάλης κλίμακας – συγκεκριμένα τα μοντέλα μετασχηματιστών – έχουν πολύ μεγάλο αποτύπωμα άνθρακα, εξηγεί ο Kjell Carlsson, κύριος αναλυτής της Forrester Research, κορυφαίας εταιρείας παροχής συμβουλευτικών υπηρεσιών καινοτομίας.
Μια ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης υπολόγισε ότι κατά τη διάρκεια μιας μέσης διάρκειας ζωής, οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που σχετίζονται με την εκπαίδευση ενός μοντέλου μετασχηματιστή, όπως το BERT ή το GPT-2, είναι ισοδύναμες με το αποτύπωμα άνθρακα ενός αυτοκινήτου, συμπεριλαμβανομένων των καυσίμων του.
Τον Απρίλιο, η Google και το OpenAI δημοσίευσαν μια μελέτη που συγκρίνει τις επιδόσεις και τις απαιτήσεις ισχύος τόσο των αρχιτεκτονικών μετασχηματιστών όσο και των εξελιγμένων αρχιτεκτονικών μετασχηματιστών. Η τελευταία είναι ταχύτερη και απαιτεί λιγότερη επεξεργαστική ισχύ. Οι συγγραφείς του άρθρου ενθαρρύνουν τους επιστήμονες δεδομένων να λαμβάνουν υπόψη τέσσερις παράγοντες κατά τον υπολογισμό του αποτυπώματος της τεχνητής νοημοσύνης: τον αλγόριθμο, τον επεξεργαστή, το κέντρο δεδομένων και τα είδη ενέργειας που χρησιμοποιούνται.
Το CodeCarbon, είναι ένα έργο ανοικτού κώδικα, το οποίο υπολογίζει το αποτύπωμα άνθρακα της πληροφορικής και συγκεκριμένα την ενέργεια που χρησιμοποιείται από ιδιωτικά κέντρα δεδομένων και την υποκείμενη υποδομή από παρόχους υπηρεσίες υπολογιστικού νέφους. Το έργο αναμένεται να βοηθήσει τους επιστήμονες δεδομένων να λαμβάνουν πιο οικολογικές αποφάσεις σχετικά με την προμήθεια υπολογιστών. Τους βοηθά επίσης να βελτιστοποιήσουν τον κώδικά τους.
Ο «πράσινος» αντίκτυπος της τεχνητής νοημοσύνης
Ταυτόχρονα όμως, η χρήση της τεχνητής νοημοσύνης έχει και θετική επίδραση στο περιβάλλον. Για παράδειγμα, ορισμένοι οργανισμοί χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό τεχνητής νοημοσύνης και IoT ή βιομηχανικού IoT για να μειώσουν το αποτύπωμα άνθρακα. Σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη της BCG, οι εταιρείες μπορούν να χρησιμοποιούν την τεχνητή νοημοσύνη για να παρακολουθούν και να προβλέπουν τις μελλοντικές εκπομπές τους.
Η τεχνολογία αυτή μπορεί επίσης να βελτιστοποιήσει την υλικοτεχνική υποστήριξη (logistics), να μειώσει τα υλικά που απαιτούνται για την κατασκευή αντικειμένων ή να μειώσει με άλλο τρόπο τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Για παράδειγμα, η έρευνα της BCG εκτιμά ότι μέχρι το 2030, η τεχνητή νοημοσύνη θα μπορούσε να μειώσει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά 5% έως 10% παγκοσμίως, κάτι που θα μεταφραζόταν σε 2,6 έως 5,3 λιγότερους γιγατόνους.
Ο Νταν Σίμιον, επικεφαλής του τμήματος τεχνητής νοημοσύνης, επιστήμης δεδομένων και ανάλυσης στη συμβουλευτική εταιρεία Capgemini, δήλωσε ότι ο οργανισμός του χρησιμοποιεί την συγκεκριμένη τεχνολογία για να μειώσει το αποτύπωμα άνθρακα που συνδέεται με τις αλυσίδες εφοδιασμού, τις διαδικασίες παραγωγής και την κατασκευή μοντέλων μηχανικής μάθησης.
Η μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος των κέντρων δεδομένων θα συμβάλει σε κάποιο βαθμό στον μετριασμό της επείγουσας κλιματικής κρίσης που αντιμετωπίζει ο πλανήτης. Ωστόσο απαιτούνται κυβερνητικές ρυθμίσεις, ενίσχυση των προτύπων και δεσμεύσεις της βιομηχανίας για τη λεγόμενη «Πράσινη Πληροφορική», καθώς και πίεση από την πλευρά των πολιτών για να υπάρξει μακροπρόθεσμη και ουσιαστική αλλαγή.
