Введение в экологичные вычисления для устойчивого будущего

Экологичные вычисления - это экологически безопасный подход к вычислениям. Он включает использование компьютеров, вычислительных устройств и ИТ-ресурсов с минимальным энергопотреблением и утилизацию частей надлежащим образом для защиты окружающей среды.

К этому можно так много добавить, но я оставлю это для следующего раздела.

Для начала давайте разберемся, почему мы говорим о «зеленых» вычислениях.

Вы видели, как Леонардо ди Каприо возносил свой голос об изменении климата и охране окружающей среды? Если нет, проверьте его профиль в Instagram.

Как и он, тысячи людей обеспокоены теми же проблемами, что и повышение уровня воды, таяние ледников, стихийные бедствия, такие как ураганы и цунами, угрожающие жизни людей, распространение лесных пожаров, истощение озонового слоя - и этот список можно продолжать до бесконечности.

Все это разрушительные последствия изменения климата и деградации окружающей среды. Человеческая деятельность истощает природные ресурсы, выбрасывает парниковые газы, вырубает леса и загрязняет землю, воду и воздух.

Тем не менее, компьютеры являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, от детей до пожилых людей. Но они также вредны для окружающей среды от их производства до использования и утилизации. Они потребляют много энергии и выделяют углекислый газ, и если вы не утилизируете их должным образом или не переработаете, они вызовут загрязнение.

Именно здесь на сцену выходят зеленые вычисления. Зеленые ИТ-технологии. Это попытка уменьшить или ограничить вредное воздействие компьютеров и внедрения экологически чистых средств на повседневное использование.

В этой статье я подробно расскажу о «зеленых» вычислениях, расскажу о проблемах и преимуществах, а также о том, как можно реализовать «зеленые» вычисления даже на индивидуальном уровне.

Давайте начнем!

Что такое экологичные вычисления?

Зеленые вычисления - это подход к экологически устойчивому использованию вычислений. Он включает в себя производство, проектирование, утилизацию и эффективное и действенное использование компьютеров и связанных с ними ресурсов с минимальным или нулевым негативным воздействием на окружающую среду.

Такой экологичный подход помогает экономить электроэнергию и снижает тепловыделение компьютеров. Это также помогает защитить окружающую среду от опасных материалов и их воздействия.

Цели экологичных вычислений:

• Энергоэффективность и управление питанием
• Использование экологически чистого оборудования и программного обеспечения
• Сведение к минимуму использования опасных веществ
• Переработка материалов
• Увеличение срока службы продуктов

Это эффективная стратегия сокращения углеродного следа, оставляемого ИТ-системами. Использование информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) помогает увеличивать сегменты, влияющие на выбросы углерода. Кроме того, «зеленые» вычисления применяют технологии и стратегии управления для сокращения потерь энергии.

Кроме того, экологически чистые вычисления жизненно важны для любого класса систем, от крупных центров обработки данных до портативных систем. Это помогает создать устойчивый бизнес-процесс, распространять информацию и реализовывать экологические инициативы для построения лучшего будущего.

Экологичные вычисления: примеры

Возобновляемый источник энергии может быть отличным примером экологически чистых вычислений. Это включает в себя:

• Солнечная энергия
• Геотермальная энергия
• Энергия ветра
• Гидроэлектроэнергия

Эти источники энергии генерируются природой, например, солнечным светом, землей, ветром и дождем. Они находятся в свободном доступе и не вызывают большого загрязнения, поэтому получаемая от них энергия также называется чистой энергией.

Применение экологически чистых вычислений

• Подключенное отопление и освещение: использование подключенных устройств для отопления и освещения (через Интернет вещей), таких как интеллектуальные термостаты и светодиодные технологии, растет. Это помогает снизить потребление энергии, поскольку вы можете легко контролировать их с помощью приложения.
• Электромобили: вместо того, чтобы истощать ископаемое топливо, такое как нефть, автомобили теперь могут использовать электричество для работы автомобилей. И это приложение экологически чистых вычислений пользуется большим спросом в наши дни, что объясняет, почему доступно множество опций от разных производителей, таких как Toyota, Tesla и т. Д.
• Центры обработки данных: центры обработки данных потребляют большое количество энергии, и их обслуживание требует дополнительных затрат. Ведущие мировые технологические гиганты, такие как Google, Amazon и Apple, стремятся создавать энергоэффективные центры обработки данных с минимальным воздействием на окружающую среду и минимальными затратами.
• Альтернативная энергия: крупные технологические компании сейчас внедряют альтернативные источники энергии, такие как энергия ветра, солнечная энергия и т. Д., Для подпитки своих центров обработки данных.
• Утилизация устройств: компьютеры, мобильные телефоны и другие электронные устройства содержат вредные химические вещества, редкие металлы и многое другое. Их массовое производство опасно, поэтому компании начали перерабатывать эти отходы.

Другие виды использования экологически чистых транспортных средств - это беспроводные сети, облачные вычисления, периферийные вычисления, параллельные вычисления и многое другое.

Как возникли экологически чистые вычисления?

Старые компьютеры были массивными и потребляли гораздо больше энергии. На то, чтобы ими управлять, тоже потребовалось много времени. Они всегда потребляли электроэнергию, даже если они простаивают, потому что не было режима сна / гибернации или управления энергопотреблением для экономии энергии.

Эта задача привела к созданию инновационной программы Energy Star в 1992 году Агентством по охране окружающей среды США (EPA). Программа Energy Star направлена ​​на признание и продвижение энергоэффективных мониторов, экологически чистых устройств и других технологий контроля климата. Это привело к созданию того, что мы сегодня называем «Зеленые вычисления».

В то же время появился спящий режим, который распространился на бытовую электронику. Это позволяло пользователям включать спящий режим в случае бездействия. В результате экономия энергии увеличилась при одновременном сокращении выбросов углекислого газа.

Более того, шведская компания TCO Development инициировала сертифицированную TCO программу популяризации низких электрических и магнитных выбросов ЭЛТ-компьютеров. Кроме того, затем программа была расширена и теперь включает критерии использования опасных веществ, энергопотребления и эргономики.

Почему так важны экологичные вычисления?

Компьютеры стали неотъемлемой частью современного поколения. Это экономит наше время и силы и облегчает жизнь. Но он также потребляет значительное количество энергии, выделяет тепло и оказывает ряд других негативных воздействий на окружающую среду.

• Из-за высокого потребления энергии компьютеры и другие электронные устройства влияют на нашу окружающую среду и истощают воду, воздух и землю. Следовательно, он приносит изменение климата, токсичность воздуха, кислотные дожди и т. Д.
• Увеличение выбросов вредных парниковых газов, таких как углекислый газ, приводит к загрязнению и ухудшению состояния окружающей среды. Это увеличивает глобальное потепление и изменение климата.
• Компьютеры и их периферийные устройства, центры обработки данных, сетевые устройства и т. Д. В большом количестве производят углекислый газ. Кроме того, некоторые части компьютера не подлежат биологическому разложению или переработке.
• При производстве компьютерных продуктов используются токсичные химические вещества для защиты от огня, электроизоляции и пайки. Воздействие этих химических паров в течение длительного периода может вызвать выкидыш, рак и т. Д.
• Неправильная утилизация этих устройств может нанести вред окружающей среде, поскольку они содержат определенные опасные химические вещества и материалы, такие как свинец, кадмий, ртуть и т. Д.

Это крик о помощи. Экологичные вычисления - это способ уменьшить эти вредные воздействия и стимулировать практику экологически ответственных вычислений.

Преимущества и недостатки экологичных вычислений

Как и в случае с другими вещами, экологически чистые вычисления также имеют преимущества и недостатки. Давайте сначала посмотрим на его преимущества.

Преимущества

• Поскольку экологические вычисления делают упор на низкое потребление энергии, они помогают сократить использование ископаемого топлива и выбросы парниковых газов.
• Он направлен на снижение тепловыделения компьютеров и электронных устройств для защиты окружающей среды.
• Он способствует эффективному использованию природных ресурсов и их сохранению.
• Этот подход подчеркивает, что использование нетоксичных веществ снижает опасность для здоровья.
• Экологичные вычисления поощряют переработку и повторное использование материалов для уменьшения количества электронных отходов и, следовательно, снижения загрязнения земель.
• Это экономически выгодно, поскольку требует меньше энергии и охлаждения.
• Внедрение экологически чистых вычислений делает нас ответственными за окружающую среду и за обеспечение устойчивого будущего.

Вызовы

Каждой концепции присущи проблемы, которые необходимо преодолеть людям. Хотя экологические вычисления кажутся прорывом, компании сталкиваются с проблемами при их внедрении. Некоторые из проблем зеленых вычислений:

• Из-за отсутствия заботы и огромной рыночной конкуренции компании сопротивляются этому изменению. Следовательно, каждый должен пострадать от удара. Продуманное лидерство и информирование людей об опасностях может повысить осведомленность и адаптироваться к экологически чистым методам.
• Частые изменения технологий могут сбить их с толку при принятии решения о дальнейших действиях.
• Первоначальная стоимость внедрения экологически чистых вычислений высока.
• Доступно меньше информации о «зеленых» вычислениях, и существует большая разница в понимании между конечными пользователями, профессионалами и компаниями.
• Компаниям сложно принимать решения из-за фрагментированности данных. Они должны приложить больше усилий для сбора и анализа данных и прийти к выводу, что используемый ими метод является экологически чистым, но прибыльным для их бизнеса.

Как компания может внедрить экологические вычисления?

ИТ-системы включают людей, оборудование, программное обеспечение и сети. Итак, если вы хотите применить «зеленые» вычисления, вы должны охватить каждый из них. Предлагаемое вами решение также должно обеспечивать удовлетворенность конечных пользователей, соблюдение нормативных требований, надлежащее управление и достойную окупаемость инвестиций.

Вот некоторые из методов, которым ИТ-компания и другие компании могут следовать для внедрения экологически чистых вычислений:

Увеличение срока службы продукта

Применение экологически чистых вычислений требует от вас обеспечения более длительного срока службы продуктов, чтобы сократить количество электронных отходов и избежать необходимости производить больше. Вы также можете сделать упор на создание или использование продуктов с модульностью и возможностью обновления. В результате можно производить и заменять небольшие модули или детали для модернизации системы вместо производства системы в целом.

Дизайн Сервера

Центры обработки данных потребляют значительное количество энергии по всему миру, примерно в 100-200 раз больше, чем обычные офисные здания. Центры обработки данных могут внедрять экологически чистые вычисления для проектирования энергоэффективных центров обработки данных. В нем должны быть рассмотрены все аспекты использования энергии, от ИТ-устройств и оборудования для кондиционирования, отопления, охлаждения и вентиляции до конструкции и местоположения здания.

Компании должны сосредоточиться на передовых методах проектирования экологически чистых центров обработки данных в различных областях, таких как ИТ-системы, электрические системы, системы охлаждения, условия окружающей среды, управление воздухом, переработка отработанного тепла и выработка электроэнергии на объекте. В то же время дизайн должен оптимизировать использование пространства, эффективность и производительность центров обработки данных.

Оптимизация программного обеспечения

Лучшие способы оптимизации программного обеспечения и его развертывания:

• Виртуализация: это процесс абстрагирования или разделения компьютерных ресурсов, таких как процессоры, хранилище, память и т. Д., На виртуальные компьютеры или виртуальные машины (ВМ). Здесь два или более виртуальных экземпляра работают в одной надежной физической системе. Это помогает экономить системные ресурсы, устраняя необходимость в оригинальном оборудовании, снижая при этом охлаждение и энергопотребление. Это также снижает потребность в производстве дополнительного оборудования. Виртуализация помогает эффективно распределять работу, чтобы серверы не потребляли энергию, когда они не используются. Они либо работают, либо находятся в спящем режиме. Поскольку эта технология энергоэффективна, многие поставщики услуг предлагают пакеты программного обеспечения для виртуальных вычислений.
• Создание эффективных алгоритмов. Эффективные алгоритмы могут быть одним из факторов, влияющих на количество ресурсов, необходимых для выполнения вычислительной функции. Изменения алгоритма, например, ускорение алгоритма поиска, могут помочь существенно снизить использование ресурсов. Следовательно, ИТ-компании должны убедиться, что программисты пишут лучший и эффективный код.
• Стратегическое распределение ресурсов: ИТ-группы могут использовать алгоритмы для маршрутизации данных в центр обработки данных с менее дорогостоящим электричеством. Это экономит затраты. Точно так же они могут направлять трафик из центра обработки данных, в котором погода более теплая. Такой подход позволяет им отключать системы и избегать кондиционирования воздуха, сокращая при этом потребление энергии.
• Использование терминальных серверов: Терминальные серверы - это серверы или аппаратные устройства, обеспечивающие терминалы, такие как ПК, смартфоны, планшеты, принтеры и т. Д., Которые имеют общее соединение с терминальным сервером. Использование терминальных серверов избавляет терминалы от необходимости иметь собственный сетевой интерфейс, модем или карту. Если вы внедрите терминальные серверы, вы сможете сэкономить как на энергопотреблении, так и на затратах.

Управление энергопотреблением

Эффективное управление питанием - большой шаг к экологически чистым вычислениям. И каждая компания, независимо от того, большая она или маленькая, может реализовать это и защитить окружающую среду.

Тем не менее, существует открытый отраслевой стандарт под названием Advanced Configuration & Power Interface (ACPI), который позволяет системам автоматически отключать свои компоненты, такие как жесткие диски и мониторы, после определенных периодов бездействия.

Вы также можете перевести системы в спящий режим, когда большинство их компонентов, таких как ОЗУ и ЦП, отключены. Кроме того, некоторые программы позволяют вручную регулировать напряжение процессора, снижая потребление электроэнергии и тепловыделение.

Кроме того, жесткие диски с малым форм-фактором около 2,5 дюймов потребляют меньше энергии, чем диски большего размера на гигабайт. Кроме того, твердотельные накопители (SSD) хранят данные в DRAM или флэш-памяти. Поскольку в них нет движущихся частей, они потребляют еще меньше энергии.

Кроме того, ИТ-компании должны управлять питанием графических процессоров - одного из крупнейших потребителей энергии в компьютерах. Используйте энергоэффективные способы, например, не используйте видеокарты вместо общего терминала, клиента совместного использования рабочего стола и т. Д. Вы также можете использовать результаты видео материнской платы или выбрать графический процессор, который потребляет меньше энергии в режиме ожидания.

Переработка материалов

Еще один отличный способ использовать экологически чистые вычисления - это переработка материалов в вычислительных устройствах. Это предотвратит попадание на свалки вредных веществ, таких как ртуть, свинец, кадмий и т. Д. Вы также можете заменить некоторое оборудование вместо того, чтобы производить его заново, что снизит выбросы и сэкономит энергию.

Кроме того, ИТ-компании могут перепрофилировать или передавать компьютеры, которые они больше не используют, некоммерческим и благотворительным организациям. Кроме того, утилизируются части устаревших систем и расходные материалы, такие как бумага, батареи и картриджи для принтеров. Однако следует соблюдать осторожность при утилизации старых компьютеров из-за проблем с конфиденциальностью, поскольку они могут содержать некоторые данные предыдущих пользователей, которые необходимо уничтожить перед утилизацией.

Облачные, пограничные и параллельные вычисления

Облачные вычисления помогают ИТ-компаниям внедрять экологически чистые вычисления, решая такие проблемы, как потребление ресурсов и энергии. Такие подходы, как виртуализация, энергоэффективные центры обработки данных, мультиарендность и т. Д., Позволяют облачным вычислениям снижать потребление энергии и выбросы углерода. Использование облачных вычислений устраняет необходимость в энергоемких центрах обработки данных.

Более того, граничные вычисления позволяют перераспределять вычисления рядом с пользователями для снижения затрат. Это позволяет вам иметь небольшие центры обработки данных, в которых обслуживание также требует меньших затрат энергии и затрат.

Аналогичным образом, параллельные вычисления помогают снизить потребление энергии, поскольку несколько небольших вычислений или функций могут выполняться одновременно на нескольких процессорах, которые взаимодействуют через общую память, вместо того, чтобы работать на отдельном оборудовании, потребляющем больше энергии.

Дистанционная работа

Удаленная работа набирает обороты, особенно после прорыва COVID-19. Внедрение телеконференцсвязи и работы из любого места дает множество преимуществ, таких как сокращение выбросов во время поездок, удобство сотрудников и более высокая рентабельность благодаря низкому техническому обслуживанию офиса.

Несколько советов по внедрению экологичных вычислений

Экологичные вычисления - это инициатива, которую все должны приветствовать как личность. Независимо от того, работаете ли вы в компании, владеете компанией или работаете в одиночку, вы можете применить некоторые методы для поддержки этой инициативы.

Вот несколько советов, которым вы можете следовать, чтобы внедрить и продвигать экологически чистые вычисления:

• Используйте продукты с маркировкой Energy Star, потому что они потребляют меньше энергии и производятся с учетом концепции экологически чистых вычислений.
• Если вы не пользуетесь компьютером, выключите его для экономии энергии.
• Если вы хотите сделать перерыв, но не выключить компьютер, вы можете перевести его в спящий режим для экономии энергии.
• Выбирайте энергоэффективные дисплеи, такие как OLED, которые потребляют мало энергии, экономят заряд аккумулятора и не утомляют глаза.
• Используйте темные темы или темный режим, так как он требует меньше энергии.
• Старайтесь не использовать заставки, так как они потребляют электроэнергию, когда система простаивает.
• Уменьшите яркость монитора, так как для высокой яркости требуется больше энергии.
• Попробуйте использовать светодиоды вместо ЭЛТ-мониторов, чтобы сэкономить энергию и сократить выбросы углерода.
• Утилизируйте электронные отходы безопасно, поскольку в компьютерных устройствах есть опасные материалы, загрязняющие окружающую среду. Такие материалы требуют официальной утилизации в лабораториях.
• Используйте чернила с низким содержанием летучих органических соединений, энергоэффективные принтеры, переработанную бумагу и восстановленные картриджи с чернилами. Вы также можете отказаться от бумаги везде, где это возможно.
• Покупайте энергоэффективные компоненты, такие как твердотельные накопители вместо жестких дисков.
• Используйте электронную почту в качестве основного средства коммуникации, а не факс.
• Внедрение голосовой связи по интернет-протоколу или VoIP для сокращения металлических отходов и инфраструктуры проводки
• По возможности разрешайте своим сотрудникам работать из дома, так как по дороге на работу расходуется больше топлива.
• Делайте покупки в Интернете, если это возможно, вместо того, чтобы ходить по магазинам, сжигая топливо в своем автомобиле.
• Попробуйте сотрудничать с компаниями, которые также внедряют экологически чистые вычисления, а не наоборот. Это поможет изменить образ мышления и продвигать экологически чистые вычисления.
• Используйте возобновляемые источники энергии в своих центрах обработки данных.
• Создайте стратегическое управление энергопотреблением в своей организации, включая ИТ-команду, для надлежащего управления устройствами, сбора данных и потребления энергии.
• Распространяйте информацию об экологичных вычислениях внутри и за пределами вашей организации

Заключительные слова

Глобальное потепление и изменение климата - одни из самых серьезных проблем сегодня. Уровень загрязнения растет на суше, в воде и в воздухе. С этой точки зрения «зеленые» вычисления - это эффективный подход, который может помочь уменьшить эти экологические проблемы. Он может решать такие проблемы, как выбросы парниковых газов, увеличение количества отходов, сжигание ископаемого топлива, истощение природных ресурсов и т. Д.

Вот почему компании и частные лица должны нести ответственность за максимальное снижение энергопотребления при одновременном внедрении экологически безопасных методов ведения своей деятельности и утилизации отходов.

Следовательно, помните о трех принципах: сокращение, повторное использование и переработка, и будьте частью этой замечательной инициативы - экологичных вычислений и мотивируйте других делать то же самое для совместного построения устойчивого будущего.