Во времена Шекспира отправить сообщение человеку в другой город было большим делом. Вы должны были нанять кого-то, чтобы передать сообщение для вас. Этому человеку, возможно, придется пройти пешком или проехать много миль, чтобы добраться до места назначения. Это могло быть опасным путешествием, особенно для шекспировских посланников, которые, казалось, выживали в трагедиях примерно на 50 процентов.
Во времена Шекспира каждое сообщение требовало большого количества энергии с момента его написания до момента, когда получатель его читал. Но сегодня все гораздо цивилизованнее. Вы можете загрузить компьютер, планшет, смартфон или даже игровую приставку и записать десяток сообщений всего за несколько минут. Более того, сообщения будут поступать в папку «Входящие», принадлежащую получателю, почти мгновенно. Посмотрите, сколько усилий мы сэкономили!
Но когда дело доходит до фактической энергии, Интернет - это прожорливая система. Это сеть сетей, и каждая сеть состоит из компьютеров. Эти компьютеры потребляют много энергии. Но есть ли способ узнать, сколько электроэнергии потребляет Интернет?
Чтобы оценить энергопотребление Интернета, нам необходимо рассмотреть каждый компонент, который подключается к системе. Интернет состоит из миллиардов устройств. Во-первых, давайте взглянем на центры обработки данных.
Хомяки и слоны
Центры обработки данных - это совокупность компьютеров, составляющих серверную часть системы. Центр обработки данных не обязательно подключен к Интернету - это может быть внутренняя система организации или компании. Но Интернет зависит от огромных центров обработки данных, содержащих сотни тысяч компьютеров.
Центр обработки данных может содержать компьютеры с базами данных, веб-серверы и мейнфреймы или некоторую комбинацию всех трех. Несколько лет назад для предприятий было обычным делом иметь собственные центры обработки данных. Некоторые были огромными - размером со склад и заполнены тысячами компьютеров, установленных на стойках. Другие были крошечными и состояли из одной стойки машин.
Сегодня многие компании полагаются на облачные сервисы для удовлетворения потребностей своих центров обработки данных. Это означает, что они нанимают какую-то другую компанию для предоставления физических устройств, на которых находятся данные и услуги бизнеса. Доступ к бизнес-информации мы получаем благодаря Интернету. Центры обработки данных облачных сервисов действительно огромны: сотни тысяч машин хранятся в огромных зданиях.
Компании, предоставляющие облачные услуги, будут хранить данные клиентов на нескольких машинах. Это для избыточности. Если компьютер по какой-либо причине выходит из строя, данные клиента остаются нетронутыми, поскольку они существуют на другом компьютере. Недостатком такой схемы является то, что для работы каждого компьютера требуется питание.
Компьютеры также выделяют тепло, что может быть плохой новостью. Если электронные компоненты перегреются, они могут выйти из строя. Чтобы машины работали при безопасной температуре, владельцы центров обработки данных должны вкладывать средства в системы охлаждения. Самая распространенная система - кондиционер. Мы должны учитывать затраты на электроэнергию центров обработки данных кондиционирования воздуха в нашей окончательной оценке, поскольку они необходимы для поддержания работы Интернета.
С 2008 года количество дата-центров в США сократилось. В основном это связано с тем, что компании переходят на модель облачных сервисов и разгружают свои центры обработки данных. Но в то время как центров обработки данных становится меньше, те, которые остаются, становятся больше. Это как обменять группу из 50 хомяков на 10 слонов - в итоге у вас будет меньше животных, но они займут гораздо больше места и потребляют больше энергии.
Получить точное количество центров обработки данных невозможно - многие компании хранят информацию о своих центрах обработки данных в секрете, потому что это может быть конкурентным преимуществом. Также невозможно точно сказать, сколько энергии требуется каждому центру обработки данных, не зная всех деталей. Это не остановило людей от попыток. Далее мы рассмотрим некоторые методы, которые люди использовали для оценки энергопотребления Интернета.
Семь раз отмерь, один раз считай
В 2011 году Барат Рагхаван и Джастин Ма из ICSI и Калифорнийского университета в Беркли взялись за оценку количества электроэнергии, потребляемой Интернетом. Они решили принять во внимание энергию, которую мы используем для создания самого Интернета. Это включает в себя всю мощность, необходимую для создания компьютеров, сетевых подключений, вышек сотовой связи и другого оборудования. Они называли эту воплощенную энергию или «эмерджентность».
Рагхаван и Ма полагались на общие оценки всей своей работы и признали в своем отчете, что их ответ был неточным. Их заявленная цель состояла в том, чтобы привлечь внимание к этому вопросу, чтобы другие могли подумать над этим вопросом более глубоко. Их оценки включали:
- 750 миллионов настольных компьютеров
- 750 миллионов ноутбуков
- 1 миллиард смартфонов
- 100 миллионов серверов
Они также включали другие элементы интернет-инфраструктуры. Они взвесили каждую категорию устройств с минимальным и максимальным значением, чтобы создать диапазон требований к энергии, потому что одному компьютеру может потребоваться меньше энергии для производства и работы, чем другому. Они также учитывали средний жизненный цикл каждой части инфраструктуры.
В конечном счете, Рагхаван и Ма подсчитали, что Интернет потребляет от 84 до 143 гигаватт электроэнергии каждый год, что составляет от 3,6 до 6,2 процента всей электроэнергии в мире. С учетом аварийных ситуаций получается от 170 до 307 гигаватт. Это много энергии, но составляет чуть менее двух процентов мирового потребления энергии.
Должны ли мы его отключить?
В статье Джеймса Гланца, опубликованной в New York Times в 2012 году, исследуется, как центры обработки данных могут быть расточительными и потреблять много энергии. Чтобы обеспечить надежность, центры обработки данных должны хранить одну и ту же информацию на нескольких машинах для обеспечения избыточности. Эти машины должны быть включены и доступны все время. Помимо потребности в постоянной подаче питания на серверы, центрам обработки данных требуются системы охлаждения, которые потребляют больше энергии.
По данным источников Glanz, дата-центры потребляют около 30 гигаватт электроэнергии [Glanz]. Он также утверждает, что центры обработки данных могут тратить большую часть этой энергии - до 90 процентов. При таком огромном количестве энергии, которая тратится впустую, Интернет приносит больше вреда, чем пользы?
Не согласно Рагхавану и Ма. В своем отчете они отмечают, что энергопотребление Интернета составляет лишь часть от энергопотребления транспортной отрасли, на долю которой приходится 61 процент всей добычи нефти. Два исследователя предполагают, что, поскольку Интернет потребляет меньше энергии и оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем транспорт, перенос большего количества задач в Интернет имеет смысл. Использование телеконференций вместо поездок на встречи может сэкономить немало энергии.
Реальная картина, которая возникает, когда вы смотрите на то, сколько энергии использует Интернет, заключается в том, что это сложный вопрос. Без Интернета нам пришлось бы полагаться на другие методы связи и доступа к данным. Эти методы, в свою очередь, могут потребовать больше энергии и вызвать большее загрязнение, чем Интернет. Если это так, то уменьшение нашей зависимости от этих видов деятельности и уделение большего внимания Интернету имеет смысл с энергетической точки зрения.
Примечание автора
Я предложил идею для этой статьи в ходе мозгового штурма, потому что этот вопрос не давал мне покоя. Сколько энергии потребляет Интернет? Я так сильно полагаюсь на Интернет во всем, от предложений ресторанов и вариантов развлечений до банковского дела и здравоохранения, что мне стало интересно, сколько энергии я потребляю. Я подозревал, что ответ будет трудно или даже невозможно отследить. К счастью, Рагхаван и Ма отлично справились с оценкой энергопотребления.