Войти
Зеленые вычисления, зеленые ИКТ согласно Международной федерации глобальных и зеленых ИКТ «IFGICT», зеленые ИТ или устойчивость ИКТ - это исследование и практика экологически устойчивых вычислений или ИТ.
Цели экологически чистых вычислений аналогичны экологически чистой химии : сокращение использования опасных материалов, максимизация энергоэффективности в течение срока службы продукта, возможность вторичной переработки или биоразлагаемость несуществующих продуктов и производственных отходов. Экологичные вычисления важны для всех классов систем, от портативных систем до крупномасштабных центров обработки данных.
Многие корпоративные ИТ-отделы выступают с инициативами в области экологически чистых вычислений, чтобы уменьшить воздействие своих ИТ-операций на окружающую среду.
Energy Star logo 1992, США Агентство по охране окружающей среды запустило Energy Star, программу добровольной маркировки, предназначенную для продвижения и признания энергоэффективности в мониторах, оборудовании для контроля микроклимата и других технологиях. Это привело к широкому распространению спящего режима среди бытовой электроники. Одновременно шведская организация TCO Development запустила программу TCO Certified, чтобы обеспечить низкие магнитные и электрические излучения от ЭЛТ -содержащих компьютерных дисплеев ; Позже эта программа была расширена и теперь включает критерии потребления энергии, эргономики и использования опасных материалов в строительстве.
Организация по экономическому сотрудничеству и развитию (ОЭСР) опубликовала обзор более 90 государственных и отраслевых инициатив по «Зеленым ИКТ», то есть информационным и коммуникационным технологиям, окружающей среде и изменению климата. В отчете делается вывод о том, что инициативы, как правило, сосредоточены на экологизации самих ИКТ, а не на их фактической реализации для решения проблемы глобального потепления и деградации окружающей среды. В целом, только 20% инициатив имеют измеримые цели, при этом государственные программы, как правило, включают цели чаще, чем бизнес-ассоциации.
Многие правительственные агентства продолжали внедрять стандарты и правила, поощряющие экологически чистые вычисления. Программа Energy Star была пересмотрена в октябре 2006 года, чтобы включить более строгие требования к эффективности для компьютерного оборудования, а также многоуровневую систему ранжирования для одобренных продуктов.
К 2008 году 26 штатов США учредили программы утилизации на уровне штата для устаревших компьютеров и бытовой электроники. Законы либо устанавливают «авансовый сбор за восстановление» за каждую единицу, проданную в розницу, либо требуют, чтобы производители возвращали оборудование, имеющееся в распоряжении.
В 2010 году Закон о восстановлении и реинвестировании Америки (ARRA) был подписан в качестве закона президентом Обамой. В законопроекте было выделено более 90 миллиардов долларов для инвестиций в экологические инициативы (возобновляемые источники энергии, интеллектуальные сети, энергоэффективность и т. Д.). В январе 2010 года Министерство энергетики США выделило 47 миллионов долларов из средств ARRA на проекты, направленные на повышение энергоэффективности дата-центры. В рамках проектов проводились исследования по оптимизации аппаратного и программного обеспечения центров обработки данных, совершенствованию цепочки поставок электроэнергии и технологий охлаждения центров обработки данных.
Современные ИТ системы полагаются на сложное сочетание людей, сетей, и оборудование; как таковая инициатива «зеленых» вычислений также должна охватывать все эти области. Решение также может потребовать удовлетворения конечных пользователей, реструктуризации управления, соответствия нормативным требованиям и возврата инвестиций (ROI). У компаний также есть значительные фискальные стимулы для того, чтобы контролировать собственное энергопотребление; «из доступных инструментов управления питанием один из самых мощных может быть простым, понятным и здравым».
Gartner утверждает, что на процесс производства ПК приходится 70% природные ресурсы, используемые в жизненном цикле ПК. Совсем недавно Fujitsu выпустила оценку жизненного цикла (LCA) настольного компьютера, которая показывает, что большая часть экологического следа этого настольного компьютера приходится на производство и окончание срока службы. Следовательно, самый большой вклад в экологически чистые вычисления обычно заключается в продлении срока службы оборудования. В другом отчете Gartner рекомендуется «обращать внимание на долговечность продукта, включая возможность обновления и модульность». Например, производство нового ПК оказывает гораздо большее экологическое воздействие, чем производство нового модуля RAM для модернизации существующего.
Объекты центров обработки данных - крупные потребители энергии, на долю которых в 2010 г. приходилось от 1,1% до 1,5% от общего объема потребления энергии в мире [1]. По оценкам Министерства энергетики США, центры обработки данных потребляют в 100-200 раз больше энергии, чем стандартные офисные здания.
Энергоэффективный дизайн центра обработки данных должен учитывать все аспекты энергопотребления, включенные в центр обработки данных: от ИТ-оборудования к оборудованию HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование) к фактическому местонахождению, конфигурации и конструкции здания.
Министерство энергетики США определяет пять основных областей, на которых следует сосредоточить передовые методы проектирования энергоэффективных центров обработки данных:
Дополнительные возможности энергоэффективного проектирования, определенные Министерством энергетики США, включают производство электроэнергии на месте и переработку отработанного тепла.
Энергоэффективная конструкция центра обработки данных должна помочь лучше использовать пространство центра обработки данных, а также повысить производительность и эффективность.
В 2018 г. в трех новых патентах США используется конструкция оборудования для одновременного охлаждения и выработки электроэнергии за счет использования внутреннего и внешнего отработанного тепла. В трех патентах используется конструкция силоса для стимулирования использования внутреннего отходящего тепла, а рециркуляция воздуха для охлаждения вычислительных стоек силоса. В патенте США 9,510,486 рециркулирующий воздух используется для выработки электроэнергии, в то время как родственный патент, патент США 9,907,213, заставляет рециркулировать тот же воздух, а родственный патент, патент США 10,020,436, использует температурные различия в температуре, что приводит к отрицательной эффективности использования энергии. Отрицательная эффективность использования энергии предполагает использование резких перепадов температур во время работы вычислительных средств, которые могут работать только от внешних источников, кроме энергии, используемой для вычислений.
Эффективность алгоритмов влияет на количество компьютерных ресурсов, требуемых для любой данной вычислительной функции, и есть много компромиссов эффективности в письменной форме программы. Изменения алгоритма, такие как переключение с медленного (например, линейного) алгоритма поиска на быстрый (например, хешированный или индексированный) алгоритм поиска, могут снизить использование ресурсов для данной задачи с существенного до почти нулевого. В 2009 году исследование, проведенное физиком из Гарварда, показало, что при поиске в Google в среднем выделяется 7 граммов диоксида углерода (CO₂). Однако Google оспорил эту цифру, утверждая, что при обычном поиске было получено только 0,2 грамма CO₂.
Алгоритмы также могут использоваться для маршрутизации данных в центры обработки данных, где электричество дешевле.. Исследователи из Массачусетского технологического института, Университета Карнеги-Меллона и Akamai протестировали алгоритм распределения энергии, который успешно направляет трафик в места с самыми низкими затратами на электроэнергию. Исследователи прогнозируют до 40 процентов экономии затрат на электроэнергию, если их предложенный алгоритм будет применен. Однако этот подход фактически не снижает количество используемой энергии; это снижает только затраты для компании, использующей его. Тем не менее, аналогичную стратегию можно использовать для направления трафика, чтобы он полагался на энергию, которая производится более экологически чистым или эффективным способом. Аналогичный подход также использовался для сокращения энергопотребления за счет направления трафика из центров обработки данных в теплую погоду; это позволяет выключать компьютеры, чтобы избежать использования кондиционирования воздуха.
Более крупные серверные центры иногда располагаются там, где энергия и земля недороги и легко доступны. Доступность возобновляемых источников энергии на местном уровне, климат, позволяющий использовать наружный воздух для охлаждения, или размещение их там, где выделяемое ими тепло может использоваться для других целей, могут быть факторами при принятии решения о выборе зеленого участка.
Подходы к фактическому снижению энергопотребления сетевых устройств с помощью надлежащих методов управления сетью / устройствами рассматриваются в. Авторы сгруппировали подходы по 4 основным стратегиям, а именно (i) Adaptive Link Rate (ALR), (ii) Интерфейсное проксирование, (iii) Инфраструктура с учетом энергопотребления и (iv) Приложения с максимальным энергопотреблением.
Виртуализация компьютера относится к абстракции компьютерных ресурсов, например к процессу запуска двух или несколько логических компьютерных систем на одном наборе физического оборудования. Эта концепция зародилась в операционных системах IBM мэйнфреймов 1960-х годов, но была коммерциализирована для x86 -совместимых компьютеров только в 1990-х. С помощью виртуализации системный администратор может объединить несколько физических систем в виртуальные машины в одной мощной системе, тем самым сохраняя ресурсы, устраняя необходимость в исходном оборудовании и снижая потребление энергии и охлаждения. Виртуализация может помочь в распределении работы, чтобы серверы были либо заняты, либо переведены в спящий режим с низким энергопотреблением. Несколько коммерческих компаний и проектов с открытым исходным кодом теперь предлагают пакеты программного обеспечения, позволяющие перейти к виртуальным вычислениям. Корпорация Intel и AMD также встроили проприетарные усовершенствования виртуализации в набор инструкций x86 в каждую из своих линеек ЦП, чтобы облегчить виртуальные вычисления.
Новые виртуальные технологии, такие как виртуализация на уровне операционной системы, также могут использоваться для снижения энергопотребления. Эти технологии позволяют более эффективно использовать ресурсы, тем самым снижая потребление энергии. Кроме того, консолидация виртуализированных технологий более эффективна, чем в виртуальных машинах, поэтому на одной физической машине можно развернуть больше служб, что сокращает количество необходимого оборудования.
Терминальные серверы также использовались в экологически чистых вычислениях. При использовании системы пользователи терминала подключаются к центральному серверу; все фактические вычисления выполняются на сервере, но конечный пользователь работает с операционной системой на терминале. Их можно комбинировать с тонкими клиентами, которые потребляют до 1/8 энергии от обычной рабочей станции, что приводит к снижению затрат на электроэнергию и ее потребления. Увеличилось использование терминальных служб с тонкими клиентами для создания виртуальных лабораторий. Примеры программного обеспечения терминального сервера включают Terminal Services для Windows и Linux Terminal Server Project (LTSP) для операционной системы Linux. Программные клиенты удаленного рабочего стола, такие как Windows Remote Desktop и RealVNC, могут предоставлять аналогичные функции тонкого клиента при работе на маломощном стандартном оборудовании, которое подключается к серверу.
Расширенный интерфейс конфигурации и питания (ACPI), открытый отраслевой стандарт, позволяет операционной системе напрямую управлять энергосберегающими аспектами лежащего в основе оборудования. Это позволяет системе автоматически отключать такие компоненты, как мониторы и жесткие диски, после заданных периодов бездействия. Кроме того, система может перейти в спящий режим, когда большинство компонентов (включая CPU и системную RAM) выключены. ACPI является преемником более раннего стандарта Intel-Microsoft под названием Advanced Power Management, который позволяет BIOS компьютера управлять функциями управления питанием.
Некоторые программы позволяют пользователю для ручной регулировки напряжения, подаваемого на ЦП, что снижает как количество производимого тепла, так и потребляемую электроэнергию. Этот процесс называется понижением напряжения. Некоторые процессоры могут автоматически понижать напряжение процессора в зависимости от рабочей нагрузки; эта технология называется «SpeedStep » на процессорах Intel, «PowerNow! » / «Cool'n'Quiet » на чипах AMD, LongHaul на процессорах VIA и LongRun с процессорами Transmeta.
Центры обработки данных, которые критиковали за чрезвычайно высокий спрос на электроэнергию, находятся в центре внимания сторонников экологически чистых вычислений. Согласно исследованию Гринпис, центры обработки данных представляют 21% электроэнергии, потребляемой сектором ИТ, что составляет около 382 млрд кВтч в год.
Центры обработки данных потенциально могут улучшить свое энергопотребление и пространство эффективность за счет таких методов, как консолидация хранилищ и виртуализация. Многие организации стремятся устранить недостаточно загруженные серверы, что приведет к снижению энергопотребления. Федеральное правительство США установило минимальный целевой показатель сокращения энергопотребления центров обработки данных на 10% к 2011 году. С помощью самопровозглашенной сверхэффективной технологии испарительного охлаждения Google Inc. смогла снизить потребление энергии до 50%. в среднем по отрасли.
Microsoft Windows, начиная с Windows 95, включает ограниченные функции управления питанием ПК. RAM) и состояние низкого энергопотребления монитора. В последующих версиях Windows добавлен спящий режим (приостановка на диск) и поддержка стандарта ACPI. Windows 2000 была первой операционной системой на базе NT, которая включала управление питанием. Это потребовало серьезных изменений в базовой архитектуре операционной системы и новой модели драйверов оборудования. Windows 2000 также представила Групповую политику, технологию, которая позволяла администраторам централизованно настраивать большинство функций Windows. Однако управление питанием не входило в их число. Вероятно, это связано с тем, что дизайн параметров управления питанием основывался на связанном наборе двоичных значений реестра для каждого пользователя и для каждой машины, фактически оставляя каждому пользователю возможность настраивать свои собственные параметры управления питанием.
Этот подход, несовместимый с групповой политикой Windows, был повторен в Windows XP. Причины такого дизайнерского решения Microsoft неизвестны, и оно вызвало резкую критику. Microsoft значительно улучшила это в Windows Vista, переработав систему управления питанием, чтобы разрешить базовую настройку с помощью групповой политики. Предлагаемая поддержка ограничена одной политикой для каждого компьютера. Самая последняя версия Windows 7 сохраняет эти ограничения, но включает уточнения для объединения таймера и яркости панели дисплея. Наиболее существенное изменение в Windows 7 - это взаимодействие с пользователем. Важность плана управления питанием High Performance по умолчанию была уменьшена с целью поощрения пользователей к экономии энергии.
Существует значительный рынок стороннего программного обеспечения для управления питанием ПК, предлагающего функции, выходящие за рамки тех, что присутствуют в операционной системе Windows. имеется в наличии. Большинство продуктов предлагают интеграцию Active Directory и настройки для каждого пользователя / компьютера, а более продвинутые продукты предлагают несколько схем управления питанием, планы управления питанием по расписанию, функции защиты от бессонницы и отчеты об энергопотреблении предприятия. Среди известных поставщиков: 1E NightWatchman, Data Synergy PowerMAN (Software), Faronics Power Save, Verdiem SURVEYOR и EnviProt Auto Shutdown Manager <373.>Системы Linux начали обеспечивать управление питанием, оптимизированное для портативных компьютеров, в 2005 году, а варианты управления питанием стали широко распространены с 2009 года.
Настольный компьютер блоки питания компьютера обычно имеют КПД 70–75%, рассеивая оставшуюся энергию в виде тепла. Программа сертификации под названием 80 Plus сертифицирует блоки питания с КПД не менее 80%; как правило, эти модели заменяют старые, менее эффективные блоки питания того же форм-фактора. По состоянию на 20 июля 2007 г. все новые настольные блоки питания, сертифицированные Energy Star 4.0, должны иметь КПД не менее 80%.
Меньший форм-фактор (например, 2,5 дюйма) жесткий Дисковые накопители часто потребляют меньше энергии на гигабайт, чем физически большие диски. В отличие от жестких дисков, твердотельные накопители хранят данные во флэш-памяти или DRAM. Отсутствие движущихся частей позволяет несколько снизить энергопотребление для устройств на базе флеш-памяти малой емкости.
Поскольку цены на жесткие диски падают, фермы хранения имеют тенденцию к увеличению емкости, чтобы сделать больше данных доступными в сети. Сюда входят архивные и резервные данные, которые раньше хранились на ленте или другом автономном хранилище. Увеличение онлайн-хранилища привело к увеличению энергопотребления. Снижение энергопотребления больших массивов хранения при одновременном обеспечении преимуществ онлайн-хранилища является предметом постоянных исследований.
Быстрый GPU может быть самый большой потребитель энергии в компьютере.
Энергоэффективный дисплей Возможные варианты:
В отличие от других технологий отображения, электронная бумага не потребляет энергию при отображении изображения. ЭЛТ-мониторы обычно используют больше мощности, чем у ЖК-мониторов. Они также содержат значительное количество свинца. ЖК-мониторы обычно используют люминесцентную лампу с холодным катодом для освещения дисплея. В некоторых новых дисплеях вместо люминесцентной лампы используется матрица из светодиодов (LED), что снижает количество электроэнергии, потребляемой дисплеем. Флуоресцентная подсветка также содержит ртуть, а светодиодная подсветка - нет.
A Цветовая схема «свет-на-темноте», также называемая темным режимом, представляет собой цветовую схему, которая требует меньше энергии для отображения на новых технологиях отображения, таких как OLED. Это положительно влияет на срок службы батареи и потребление энергии. В то время как OLED будет потреблять около 40% мощности ЖК-дисплея, отображающего изображение, которое в основном является черным, он может использовать более чем в три раза больше энергии для отображения изображения с белым фоном, например документа или веб-сайта. Это может привести к сокращению срока службы батареи и энергопотребления, если не использовать цветовую схему светлый-темный. В статье 2018 года в Popular Science говорится, что «темный режим легче для глаз и заряда батареи», а отображение белого на полной яркости потребляет примерно в шесть раз больше энергии, чем чистый черный на пикселях Google, которые имеют OLED дисплей. В 2019 году Apple объявила, что режим подсветки и темноты будет доступен для всех нативных приложений в iOS 13 и iPadOS. Сторонние разработчики также смогут реализовать свои собственные темные темы. Google объявила, что официальный темный режим появится на Android с выпуском Android 10.
Утилизация компьютерного оборудования может удерживать вредные материалы, такие как свинец, ртуть и шестивалентный хром, из свалки, а также может заменить оборудование, которое в противном случае потребовалось бы изготавливать, что дополнительно экономит энергию и выбросы. Компьютерные системы, которые перестали выполнять свои функции, могут быть перепрофилированы или переданы в дар различным благотворительным и некоммерческим организациям. Однако в последнее время многие благотворительные организации ввели минимальные системные требования для подаренного оборудования. Кроме того, детали устаревших систем можно утилизировать и переработать в определенных торговых точках, а также в муниципальных или частных центрах утилизации. Компьютерные расходные материалы, такие как картриджи для принтеров, бумага и батареи, также могут быть переработаны.
Недостатком многих из этих схем является что компьютеры, собранные путем утилизации накопителей, часто отправляются в развивающиеся страны, где экологические стандарты менее строгие, чем в Северной Америке и Европе. Коалиция токсичных веществ Кремниевой долины оценивает, что 80% электронных отходов, собираемых для вторичной переработки, отправляется за границу в такие страны, как Китай и Пакистан.
в 2011 г., уровень сбора электронных отходов по-прежнему очень низок даже в таких экологически ответственных странах, как Франция. В этой стране сбор электронных отходов по-прежнему составляет 14% годовых между проданным электронным оборудованием и собранными электронными отходами с 2006 по 2009 год.
Утилизация старых компьютеров поднимает важную проблему конфиденциальности. Старые устройства хранения по-прежнему хранят личную информацию, такую как электронные письма, пароли и номера кредитных карт, которые можно восстановить, просто используя программное обеспечение, свободно доступное в Интернете. Удаление файла фактически не удаляет файл с жесткого диска. Перед утилизацией компьютера пользователи должны извлечь жесткий диск или жесткие диски, если их несколько, и физически уничтожить их или хранить в безопасном месте. Есть несколько авторизованных компаний по утилизации оборудования, которым компьютер может быть передан на утилизацию, и они обычно подписывают соглашение о неразглашении.
Облачные вычисления решают две основные проблемы ИКТ, связанные с Экологичные вычисления - потребление энергии и потребление ресурсов. Виртуализация, Среда динамического выделения ресурсов, мультиарендность, экологичный центр обработки данных позволяют облачным вычислениям в значительной степени снизить выбросы углерода и потребление энергии. Крупные предприятия и малые предприятия могут снизить прямое потребление энергии и выбросы углерода до 30% и 90% соответственно за счет переноса определенных локальных приложений в облако. Одним из распространенных примеров является Интернет-магазины, которые помогают людям приобретать товары и услуги через Интернет, не требуя от них ездить и тратить топливо, чтобы добраться до физического магазина, что, в свою очередь, снижает выбросы парниковых газов, связанные с поездками..
Новые технологии, такие как Edge и Fog computing, являются решением для снижения энергопотребления. Эти технологии позволяют перераспределять вычисления рядом с потребностями, тем самым снижая затраты на энергию в сети. Кроме того, при наличии небольших центров обработки данных значительно сокращается энергия, используемая в таких операциях, как охлаждение и техническое обслуживание.
Телеконференцсвязь и дистанционное присутствие технологии часто используются в инициативах экологически чистых вычислений. Преимуществ много; повышение удовлетворенности сотрудников, сокращение выбросов парниковых газов, связанных с поездками, и увеличение прибыли в результате снижения накладных расходов на офисные помещения, отопление, освещение и т. д. Значительная экономия; Среднее годовое потребление энергии офисными зданиями в США составляет более 23 киловатт-часов на квадратный фут, при этом на отопление, кондиционирование воздуха и освещение приходится 70% всей потребляемой энергии. Другие связанные инициативы, такие как Размещение в гостиницах, уменьшают площадь в квадратных футах на одного сотрудника, поскольку рабочие резервируют место только тогда, когда оно им необходимо. Многие виды работ, такие как продажи, консалтинг и выездное обслуживание, хорошо сочетаются с этой техникой.
Передача голоса по IP (VoIP) уменьшает инфраструктуру телефонной проводки за счет совместного использования существующей медной сети Ethernet. Мобильность VoIP и добавочных телефонных номеров также сделала горячий стол более практичным. Wi-Fi потребляет в 4-10 раз меньше энергии, чем 4G.
Было оценено энергопотребление информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в США и во всем мире. соответственно на 9,4% и 5,3% от общего объема произведенной электроэнергии. Энергопотребление ИКТ сегодня значительно даже по сравнению с другими отраслями. Некоторые исследования пытались определить ключевые энергетические индексы, которые позволяют проводить соответствующее сравнение между различными устройствами (элементами сети). Этот анализ был сосредоточен на том, как самостоятельно оптимизировать потребление устройств и сетей для операторской связи. Цель заключалась в том, чтобы позволить немедленное восприятие взаимосвязи между сетевой технологией и воздействием на окружающую среду. Эти исследования находятся в самом начале, и пробел в этом секторе все еще огромен, и потребуются дальнейшие исследования.
Первый список Green500 был объявлен 15 ноября 2007 года на SC | 07. В дополнение к TOP500, презентация Green500 открыла новую эру, когда суперкомпьютеры можно сравнивать по производительности на ватт. По состоянию на 2019 год два японских суперкомпьютера возглавили рейтинг энергоэффективности Green500 с производительностью, превышающей 16 гигафлопс / ватт, а две системы IBM AC922 с производительностью более 15 гигафлопс / ватт последовали за ними.
Программы для получения диплома и последипломного образования, которые обеспечивают обучение в различных сферах информационных технологий наряду с устойчивыми стратегиями с целью обучения студентов тому, как создавать и обслуживать системы, уменьшая при этом вред окружающей среде. Австралийский национальный университет (ANU) предлагает «Устойчивое развитие ИКТ» в рамках своих магистерских программ в области информационных технологий и инженерии. Университет Атабаски предлагает аналогичный курс «Зеленые стратегии ИКТ», адаптированный из Примечания к курсу ANU Тома Уортингтона. В Великобритании Университет Лидса Беккета предлагает программу MSc Sustainable Computing как в режиме полного, так и в режиме неполного рабочего дня.
Некоторые сертификаты демонстрируют, что человек обладает специальными знаниями в области экологически чистых вычислений, в том числе:
There are a lot of blogs and otherСозданные пользователями ссылки, которые можно использовать для получения более подробной информации о стратегиях, технологиях и преимуществах для бизнеса «зеленых» вычислений. Многие студенты курсов управления и инженерии помогли повысить осведомленность о «зеленых» вычислениях.
С 2010 года Гринпис поддерживает список рейтингов выдающихся технологических компаний в нескольких странах в зависимости от степени чистоты энергии, используемой этой компанией, в диапазоне от A (лучшая) до F (худшая).
Энергетический портал 
Экологический портал 