Зелені ІТ: зелені обчислення, енергоефективність та сталий розвиток

Інформатек Діджитал » Ресурси » Зелені ІТ: зелені обчислення, енергоефективність та сталий розвиток

Розвиток технологій призвів до разючих змін у тому, як ми живемо та працюємо, але також до величезного екологічного навантаження, пов'язаного зі споживанням енергії та електронними відходами . Кожен пошук в Інтернеті, кожна відеотрансляція, кожен електронний лист і кожен сервер, що працює цілодобово, залишають кліматичний слід, про який ми рідко замислюємося, користуючись мобільним телефоном чи комп'ютером.

У цьому контексті концепція « зелених ІТ» набула популярності . Цей підхід спрямований на те, щоб зробити ІКТ більш ефективними, чистими та відповідальними на кожному етапі: від проектування та виробництва апаратного та програмного забезпечення, через щоденне використання, до управління обладнанням після закінчення його життєвого циклу. Йдеться не про відмову від цифрових технологій, а про їх відповідальне впровадження, щоб технологічний сектор не продовжував збільшувати свій глобальний вуглецевий слід і щоб ми могли рухатися до сталих технологій.

Що таке зелені ІТ і чому вони стали такими актуальними?

Коли ми говоримо про зелені ІТ, зелені обчислення або зелені технології, ми маємо на увазі набір принципів, практик та продуктів, спрямованих на зменшення впливу інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) на навколишнє середовище. Це включає все: від внутрішньої політики компанії до рішень щодо закупівлі обладнання, розробки програмного забезпечення та стратегій управління центрами обробки даних.

Мета такого підходу дуже чітка: мінімізувати споживання енергії, зменшити викиди парникових газів та обмежити утворення електронних відходів , не жертвуючи продуктивністю, безпекою чи доступністю системи. Простіше кажучи, йдеться про те, щоб технології виконували ту саму або більше функцій, але використовували менше ресурсів та спричиняли менше забруднення.

Цей рух почав набирати обертів на початку 90-х років, коли Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA) запустило програму Energy Star для маркування енергоефективного обладнання. Воно також просунуло інструмент EPEAT для оцінки екологічних показників комп'ютерів, ноутбуків та моніторів, оцінюючи такі аспекти, як економія енергії, використання матеріалів, що придатні для вторинної переробки, та легкість переробки після закінчення терміну їхнього використання.

Відтоді занепокоєння вийшли далеко за рамки простого споживання енергії ПК. Кліматичний слід сектору ІКТ включає електроенергію, що використовується пристроями, мережами та центрами обробки даних, а також виробництво та транспортування обладнання , технічне обслуговування, охолодження інфраструктури та обробку (або утилізацію) електронних відходів.

Різні дослідження оцінюють внесок ІКТ у світові викиди CO2 від 3% до 4% , перевищуючи показники повітряного та морського транспорту, і прогнозують, що цей показник може зрости майже до 8% або більше в найближчі роки, якщо не буде вжито жодних заходів. Крім того, деякі аналізи оцінюють, що на цифровий сектор може припадати майже 5-9% світового споживання електроенергії , причому центри обробки даних та платформи штучного інтелекту відіграватимуть дедалі більшу роль.

Паралельно зі швидким зростанням цифровізації, що призводить до потопу електронних відходів, який вже становить десятки мільйонів тонн щорічно . Багато з цих пристроїв містять важкі метали та небезпечні речовини, які, якщо з ними не поводитися належним чином, забруднюють ґрунт, воду та повітря. Зелені ІТ також вирішують цю проблему з точки зору циклічного дизайну, продовження терміну служби пристроїв та переробки.

Вплив ІКТ на енергетику та клімат

Суть дебатів щодо «зелених ІТ» полягає в споживанні енергії обчислювальною технікою та телекомунікаціями, особливо в центрах обробки даних та мережах . За даними Міжнародного енергетичного агентства, центри обробки даних досягли приблизно 1,5% світового споживання електроенергії, і їх попит може майже подвоїтися до 2030 року, значною мірою завдяки робочим навантаженням штучного інтелекту та хмарним сервісам.

Але вплив не обмежується лише цими великими установками. Масове використання підключених пристроїв — комп’ютерів, мобільних телефонів, смарт-телевізорів, пристроїв Інтернету речей, маршрутизаторів та безлічі інших гаджетів — означає, що сума споживання енергії малими домогосподарствами та офісами становить дуже значний обсяг . Дослідження, подібні до тих, що проводилися в Ланкастерському університеті, показують, що використання лише Інтернету може становити дуже значну частку світового виробництва електроенергії протягом кількох років, якщо поточні тенденції збережуться.

Щодо викидів, інформаційні технології та зв'язок часто порівнюють з такими секторами, як авіація. Консалтингові фірми, такі як Gartner, оцінили викиди CO2 від ІКТ приблизно на той самий порядок величини, що й повітряний транспорт, близько 2% від світових викидів , тоді як інші дослідження підвищують загальний відсоток цифрової екосистеми до 3-4% і цей показник зростає.

Ми також повинні враховувати ефект відскоку: підвищення ефективності зазвичай знижує вартість цифрових послуг та стимулює їх ширше використання й появу нових застосувань . Зрештою, те, що здобувається в одній галузі, втрачається в іншій, а загальне споживання енергії зростає. Цифровізація також стимулює загальне економічне зростання та появу нових послуг, які доповнюють існуючі, а не замінюють їх.

З усіх цих причин багато експертів наголошують, що «зелені» ІТ не можуть обмежуватися лише ефективними технологіями. Необхідно поєднувати технічні вдосконалення зі змінами в бізнес-моделях, моделях використання та державній політиці , щоб цифровий прогрес не обов’язково супроводжувався збільшенням споживання енергії та викидів.

Електронні відходи, життєвий цикл та вуглецевий слід

Одним із найпомітніших аспектів впливу обчислювальної техніки є величезна кількість електронних відходів, що утворюються внаслідок постійної заміни пристроїв : комп’ютерів, мобільних телефонів, телевізорів, звукових систем, принтерів тощо. Падіння цін та старіння (іноді планове, іноді просто функціональне) означають, що ми замінюємо наші пристрої задовго до того, як закінчиться їхній фізичний термін служби.

Наприклад, у таких країнах, як Мексика, різні офіційні звіти оцінюють, щороку утворюється від 150 000 до 180 000 тонн електронних відходів . Значна частина цих відходів потрапляє на звалища або накопичується в будинках і на підприємствах без належної обробки. Лише дуже невелика частина переробляється за сертифікованими процесами, тоді як решта утилізується неофіційно або просто викидається.

Це не лише означає втрату цінних матеріалів (рідкісноземельних елементів, металів, високоякісної пластмаси), але й очевидний ризик забруднення ґрунту та водоносного горизонту важкими металами та токсичними речовинами . Тому Green IT наполягає на політиці переробки електроніки, програмах збору, відповідальності виробників за закінчення терміну служби своєї продукції та нормативних базах, які вимагають управління цими відходами.

Деякі великі технологічні компанії запустили ініціативи щодо повторного використання та переробки: програми безкоштовного збору власного обладнання, кампанії зі здавання мобільних телефонів та батарейок у авторизовані пункти збору, а також угоди з природоохоронними органами щодо встановлення спеціальних контейнерів. Однак у багатьох країнах культура переробки електроніки та закони, що вимагають систематичної переробки, досі відсутні.

З цими відходами пов'язана концепція вуглецевого сліду. Цей показник намагається охопити загальну кількість парникових газів, пов'язаних з усім життєвим циклом продукту або діяльності , від видобутку сировини до завершення терміну служби. В обчислювальній техніці це включає виробництво, розповсюдження, використання, обслуговування та остаточну утилізацію.

Центри обробки даних, енергоефективність та зелений дизайн

Центри обробки даних, ймовірно, є найважливішим і найпомітнішим аспектом зелених ІТ. Ці об'єкти містять тисячі серверів, систем зберігання даних, мереж, систем клімат-контролю, джерел безперебійного живлення та іншого обладнання з дуже високим споживанням електроенергії . Їхня конструкція та експлуатація відрізняють енергоємну інфраструктуру від тієї, яка набагато контрольованіша.

Добре спланований дизайн центру обробки даних спрямований на оптимізацію використання простору, мінімізацію втрат потужності, покращення потоку повітря та зменшення навантаження на охолодження . Немає єдиного рецепту, але є набір найкращих практик: добре розділені гарячі та холодні проходи, використання низьких температур навколишнього середовища (природне охолодження), використання рідинного охолодження, де це доречно, детальні системи моніторингу споживання енергії тощо.

Такі компанії, як Google, Microsoft, AWS та IBM, роками вдосконалюють свої стратегії в цій галузі. Деякі перемістили центри обробки даних поблизу відновлюваних джерел енергії, таких як гідроелектростанції, щоб забезпечити свої об'єкти електроенергією з низьким рівнем викидів . Інші розробили власне програмне забезпечення для моніторингу споживання в режимі реального часу та коригування робочих навантажень, активації або деактивації серверів відповідно до попиту або навіть повторного використання виробленого тепла.

Використане обладнання також є ключовим. Під час розгортання серверів, систем зберігання даних, систем живлення (ДБЖ) або клімат-контролю вибір енергоефективного обладнання з енергетичними сертифікатами безпосередньо впливає на рахунки за електроенергію та кліматичний слід . Наприклад, за оцінками, кожен ват, споживаний сервером, вимагає набагато більше ват допоміжної інфраструктури (охолодження, розподіл, резервування тощо).

Сама архітектура сховища має потенціал для вдосконалення. Дослідження показують, що до більшості файлів, що зберігаються у великих організаціях, звертаються дуже рідко , що відкриває шлях до таких технологій, як MAID (масивний масив неактивних дисків), коли диски вимикаються, коли вони не використовуються, що значно знижує споживання енергії без шкоди для розумної доступності.

Ключові зелені ІТ-технології: віртуалізація, хмарні технології та мережі

Серед найпотужніших інструментів «зелених» ІТ є віртуалізація, яка дозволяє консолідувати кілька логічних серверів на одній фізичній машині . Це покращує рівень використання ресурсів (порівняно з фізичними серверами, які недовикористовуються на 10-20%) та зменшує кількість необхідного обладнання, що призводить до економії енергії, простору та охолодження.

Віртуалізація призначена не лише для серверів. Мережі, сховища та робочі столи також можна віртуалізувати , що спрощує централізацію ресурсів, зменшує розпорошене обладнання та краще керує споживанням. Ця тенденція прискорилася, особливо під час енергетичних криз, і продовжує набирати обертів завдяки економії на операційних та екологічних витратах.

Хмарні обчислення спираються на багато з цих принципів. Замість розгортання надмірної інфраструктури в кожній компанії, хмара концентрує ресурси у великих, високооптимізованих центрах обробки даних, розподіляючи потужності між багатьма клієнтами . Це підвищує коефіцієнти використання та зазвичай призводить до зниження загального споживання порівняно зі сценаріями з недостатньо використаною локальною інфраструктурою.

Концепція тонких клієнтів також стала популярною ; це дуже прості робочі станції з низьким енергоспоживанням, які делегують основну частину обробки центральним серверам . Порівняно з традиційним настільним ПК, який може споживати близько 80-100 Вт за середнього використання, тонкий клієнт може працювати зі значно меншими показниками, а в поєднанні з ефективними серверами загальна енергоефективність, як правило, краща.

Крім того, існують розподілені обчислювальні мережі та грід-обчислення, які дозволяють об'єднувати ресурси з кількох вузлів для вирішення ресурсоємних задач без необхідності використання окремих суперкомп'ютерів . За належного управління вони можуть використовувати незадіяні потужності та ефективніше спрямовувати їх на виконання конкретних завдань, інтегруючись у стратегії «зелених» ІТ.

Дистанційна робота, віртуальні зустрічі та цифрова тверезість

Зелені ІТ – це не лише апаратне забезпечення. Багато заходів передбачають зміну способу використання технологій щодня. Дистанційна робота та віртуальні зустрічі – класичні приклади того, як ІКТ можуть зменшити кількість поїздок на роботу, споживання палива та пов’язані з цим викиди . Менша кількість щоденних поїздок на роботу або менше ділових рейсів може забезпечити значну економію викидів CO2.

Дослідження, проведені у Сполучених Штатах, показали, що якби значна частина працівників, які можуть виконувати свої завдання дистанційно, уникала поїздок на роботу кілька днів на тиждень, щорічно можна було б заощадити мільярди літрів палива . Це доповнює інші позитивні побічні ефекти, такі як зменшення заторів у містах та зменшення навантаження на транспортну інфраструктуру.

Однак, цифровізація також може призвести до надмірного споживання, якщо надмірно використовуються сервіси, що потребують багато даних. Саме тому ми говоримо про цифрову стриманість: використання технологій, які дійсно додають цінність, уникнення марнування ресурсів на зайві потреби . Це означає, наприклад, вибір відеоконференцій за необхідності, але без надмірної кількості зустрічей; уникнення непотрібного дублювання файлів; та помірне використання потокових сервісів, коли вони не сприяють професійному контексту.

У цій галузі в Європі розробляються такі фреймворки, як GR491, що містять рекомендації та критерії екодизайну цифрових послуг . Вони охоплюють аспекти стратегії, архітектури, розробки фронтенду та бекенду, контенту та хостингу з метою спрямування організацій та технічних команд до легших, ефективніших та соціально інклюзивних рішень.

Такі концепції, як цифрова зелень, яка зосереджена на відповідальному використанні даних, Інтернет речей, штучний інтелект та блокчейн для сталого розвитку , доповнюють традиційні зелені ІТ, які більше зосереджені на енергоефективності та управлінні обладнанням. Разом вони вказують на більш свідому культуру використання технологій, що відповідає кліматичним цілям.

Найкращі практики «зелених» ІТ у компаніях та державних адміністраціях

На практиці, стратегія «зелених» ІТ в організації відображається в конкретних політиках, процедурах та рішеннях на багатьох різних рівнях . Це питання не лише ІТ-відділу; воно включає закупівлі, обладнання, людські ресурси, управління та, звичайно ж, користувачів.

Серед найпоширеніших заходів – зменшення або усунення небезпечних речовин в апаратному забезпеченні, використання обладнання з екологічними сертифікатами, подовження терміну служби та сприяння ремонтопридатності замість передчасної заміни. Також заохочується переробка обладнання, витратних матеріалів та компонентів, створення чітких каналів для збору та управління відходами.

На операційному рівні передові організації зазвичай впроваджують політики енергозбереження на робочих станціях та в центрах обробки даних : автоматичне вимкнення обладнання, що не працює, налаштування режиму сну, моніторинг споживання, консолідація недовикористаних серверів, міграція в хмару, коли це доцільно, та розгортання розширеної віртуалізації.

Все це супроводжується рішеннями щодо інфраструктури: ефективне охолодження, використання відновлюваної енергії, датчики для регулювання освітлення та кондиціонування повітря, перепроектування приміщень для зменшення втрат , а також плани профілактичного обслуговування для підтримки оптимальної роботи обладнання.

Деякі державні адміністрації та енергосервісні компанії продемонстрували, що енергетичні аудити та плани покращення можуть забезпечити значну економію коштів , а також суттєве скорочення викидів CO2. Перевірка рівнів освітлення, заміна застарілого обладнання, впровадження інтелектуальних систем управління та налаштування клімат-контролю – це дії, які зазвичай окупаються за короткий період.

Переваги та труднощі впровадження зелених ІТ

Окрім очевидної користі для планети, ініціативи «Зелені ІТ» приносять низку бізнес-переваг, які, за умови належного інформування, допомагають виправдати інвестиції та організаційні зміни . Перша – це економія коштів: менше споживання енергії означає нижчі рахунки за електроенергію, а оптимізована інфраструктура зазвичай вимагає менше місця та менших витрат на опалення та охолодження.

Ще однією очевидною перевагою є підвищення операційної ефективності: системи більшого розміру, менше простоїв, пов'язаних з перегрівом, менше обладнання для керування та зниження складності призводять до більш стабільних та гнучких ІТ-систем. Віртуалізація, хмара та оптимізоване сховище скорочують час розгортання програм та сприяють масштабованості.

Також дедалі важливішим стає репутаційний компонент. Організації, які демонструють серйозну відданість технологічній стійкості, покращують імідж свого бренду, залучають талановитих фахівців та відповідають очікуванням споживачів, інвесторів та регуляторних органів . У деяких секторах ця диференціація може стати явною конкурентною перевагою.

З точки зору регулювання, багато юрисдикцій рухаються до суворіших екологічних норм щодо енергоефективності, викидів та управління електронними відходами . Передбачення цих змін за допомогою політики «зелених ІТ» допомагає уникнути штрафів, полегшує дотримання вимог та позиціонує організацію як відповідального лідера.

Звичайно, існують труднощі: початкові інвестиції, потреба в навчанні, внутрішній опір змінам та складність достовірного вимірювання справжнього впливу ІКТ . Крім того, існує ризик «зеленого вошингу», якщо незначні досягнення подаються як великі прориви, не вирішуючи основні проблеми. Ключ полягає у встановленні реалістичних цілей, спираючись на дані та підтримці постійного вдосконалення.

Роль інновацій, штучного інтелекту та майбутніх тенденцій

Майбутнє зелених ІТ неминуче залежить від технологічних інновацій, досліджень нових матеріалів та архітектур, а також інтелектуального використання штучного інтелекту . У сфері апаратного забезпечення мініатюризація стимулювала цифрову революцію, але вона також різко збільшила щільність потужності та, як наслідок, проблеми з охолодженням.

Дослідники в галузі нанотехнологій працюють над пристроями, здатними зберігати та обробляти інформацію зі значно меншим споживанням енергії , такими як магнітні нанодроти або нові типи чіпів, які могли б працювати без безперервного джерела живлення або з мінімальними втратами. Хоча багато з цих рішень все ще перебувають на експериментальній стадії, вони прокладають шлях до більш ефективних обчислень.

З іншого боку, штучний інтелект та машинне навчання використовуються для оптимізації використання ресурсів у режимі реального часу в центрах обробки даних, мережах та на пристроях . Алгоритми, які прогнозують робоче навантаження та регулюють частоту процесорів, вимикають неактивні вузли, перерозподіляють завдання для кращого використання доступної енергії або динамічно інтегрують відновлювані джерела енергії, вже є реальністю в деяких середовищах.

Інтернет речей (IoT) сприяє цьому завдяки датчикам, які вимірюють температуру, споживання енергії, заповнюваність та умови навколишнього середовища, що дозволяє автоматично регулювати системи . Наприклад, у розумних будівлях ці дані поєднуються з алгоритмами керування, щоб зменшити витрати на освітлення, опалення та інші послуги без шкоди для комфорту.

Зрештою, великі технологічні компанії ставлять перед собою амбітні цілі: працювати виключно на відновлюваних джерелах енергії, досягти кліматичної нейтральності або навіть вуглецево-негативних показників у відносно короткі терміни. Це включає перепрофілювання центрів обробки даних у бік циркулярних моделей, повторне використання компонентів, укладання довгострокових контрактів на зелену енергетику та розробку більш енергоефективного програмного забезпечення та моделей штучного інтелекту.

У сукупності всі ці елементи вказують на сценарій, за якого зелені обчислення перестають бути необов'язковим доповненням і стають ключовим критерієм у плануванні технологій, бізнес-стратегії та державній політиці . Оскільки кліматичні витрати цифрових технологій стають все більш очевидними, соціальний, регуляторний та економічний тиск дедалі більше підштовхуватиме моделі, де інновації та сталий розвиток йдуть пліч-о-пліч.

Якщо еволюція зелених ІТ щось і робить зрозумілим, то це те, що технології — це не ворог, а інструмент, який може прискорити або уповільнити кліматичну кризу залежно від того, як вони розроблені, використані та керовані . Інвестування в зелені, ефективні ІТ, що узгоджуються з циркулярною економікою, не лише зменшує витрати та ризики, але й надає компаніям, адміністраціям та окремим особам кращі можливості для продовження користування перевагами цифрових технологій без подальшого обтяження планети.