За основу взяты пять лет наблюдений за работой серверных ферм и их влиянием на окружающую среду. Этой темой занимался антрополог, кандидат наук Стивен Гонсалес Монсеррат из Массачусетского технологического института.
В прошлом году Колледж вычислительной техники имени Шварцмана при Массачусетском технологическом институте запустил специально заказанную серию статей, посвященных возможностям и проблемам компьютерного века. Одна из исследовательских статей касалась цифровой обработки данных и тому, как повсеместное распространение компьютеров влияет на экологию.
Интернет захватил огромное пространство – это наши запросы, цели, желания. Каждое слово, которое мы читаем, является точкой входа в эфирное пространство, называемое «облаком». На техническом языке это обозначает объединение вычислительных ресурсов в сети, в массовом восприятии – это весь спектр онлайн-активности от Instagram до Google disk.
Однако внутренняя работа «облака» загадочна для широкой публики как черный ящик. Но также, как и облака над нами, какими бы они эфирными не казались, они состоят из материи, цифровое облако тоже безжалостно материально.
Карбоноядное облако
Без чего невозможно представить материю «облака»? Это такие обязательные компоненты, как коаксиальные кабели, волоконно-оптические трубки, вышки сотовой связи, кондиционеры, блоки распределения электроэнергии, трансформаторы, водопроводные трубы, компьютерные серверы и многое другое.
«Облако» является не только материальной, но и экологической силой. Необходимо следить за его потоками электричества, воды, воздуха, тепла, металлов, минералов и редкоземельных элементов, которые лежат в основе нашей цифровой жизни.
Таким образом, по мере того, как компания продолжает расширяться, ее воздействие на окружающую среду увеличивается, даже несмотря на то, что инженеры, техники и руководители, стоящие за ее инфраструктурой, стремятся сбалансировать прибыльность с устойчивостью. Нигде эта дилемма не видна так ярко, как в стенах инфраструктур, где живет содержимое «облака».
Всем известно, что серверные комнаты шумят, а представьте серверные корпораций? Это залы и длинные коридоры, которые постоянно охлаждают сотни кондиционеров и вентиляторов. Именно они не должны позволить случиться тепловому удару и вывести из строя огромные банки хранилищ. Тепло – это побочный продукт вычислений, с ним нужно бороться 24 часа в сутки каждый день.
Сегодня энергоемкие кондиционеры воздуха в компьютерных залах являются основным элементом даже самых передовых цифровых хранилищ.
Некоторые из самых масштабных центров обработки данных, такие, которые обслуживают Google, Facebook и Amazon, обязались стать углеродно-нейтральными за счет компенсации выбросов углерода и инвестиций в инфраструктуру возобновляемых источников энергии. Однако более мелкие компании не могут себе такого позволить, им просто не хватает ресурсов и бюджета для планов по устойчивому развитию.
Кто-то даже предлагал перенести центры обработки данных в скандинавские страны, такие как Исландия или Швеция, в попытке использовать окружающий холодный воздух для минимизации углеродного следа. Метод, называемый «свободным охлаждением». Однако проблемы с задержкой сетевого сигнала делают эту мечту об убежище для экологически чистых дата-центров несостоятельной.
«Облако» теперь имеет углеродный след больше, чем авиационная отрасль. Один центр обработки данных может потреблять столько же электроэнергии, сколько 50 000 домов.
Вырабатывая 200 тераватт-часов в год, центры обработки данных в совокупности потребляют больше энергии, чем некоторые государства. Действительно, энергетические потребности центров обработки данных огромны. Чтобы выполнить обещание клиентам о доступности данных и облачных сервисов в любое время и в любом месте, нужно спроектировать эти центры с учетом гиперизбыточности: если одна система выйдет из строя, другая будет готова заменить ее в любой момент. Когда становится слишком жарко, центр обработки данных работает сродни русской матрешке – открывает резервные системы питания, такие как дизельные генераторы, дополнительные серверы, готовые взять на себя все вычислительные процессы.
Цифровая жажда
Также нельзя забывать и о других источниках, сопровождающих «облако». Это вода. Сегодня во многих центрах обработки данных охлажденная вода подается по трубопроводу через решетку серверных стоек для более эффективного охлаждения.
Этот переход от охлаждающего воздуха к охлаждающей воде является попыткой уменьшить углеродный след, но за это приходится платить. Выдерживая историческую засуху и жару, сообщества на западе Соединенных Штатов, например, испытывают все большую нехватку водных ресурсов. В штате Аризона некоторые политики уже открыто выступают против строительства центров обработки данных, говоря о безответственном отношении к запасам воды с учетом ограниченности ресурсов. В Юте один из дата-центров Агентства национальной безопасности США ежедневно потребляет семь миллионов галлонов воды (1 галлон равен примерно 4,5 литрам).
В планах по оптимизации использования воды и минимизации «отходов», Google и другие компании обязуются инвестировать в водную инфраструктуру. Но такие корпоративные обещания, хотя и заслуживают похвалы, кажутся, тем не менее, неосуществимыми, учитывая ожидаемый взрывной рост хранения данных в течение следующего десятилетия. По некоторым данным, он утроится.
Бессмертные отходы
С 2007 года, когда на рынке дебютировал первый смартфон, было произведено более семи миллиардов устройств. Их срок службы в среднем составляет менее двух лет, что является следствием заложенного морального устаревания и стремления извлечь выгоду из ярких новых функций и возможностей.
По итогу мы получаем огромное кладбище электронных отходов. На распад этих металлов уйдут тысячилетия.
В среднем для производства одного настольного компьютера требуется 240 кг ископаемого топлива, 22 кг химикатов и 1500 литров воды. Кабели, аккумуляторы, источники бесперебойного питания, кондиционеры, блоки распределения питания и трансформаторы также периодически выводятся из эксплуатации и утилизируются по истечении гарантийного срока. Отдельные компоненты этого электронного мусора содержат токсичные полихлорированные соединения и должны быть утилизированы, а не использованы повторно.
По оценкам экологических организаций, таких как Гринпис, даже при наличии усовершенствования технологий и подходов в области устойчивого развития перерабатывается менее 16 процентов тонн электронных отходов, образующихся ежегодно.
В экологической динамике «облако» - это одновременно и культурный и технологический аспект. Вопрос, какую траекторию ему задать и насколько воздействие «цифровых хранилищ» является предопределенным…
