Az IT-infrastruktúrára egyre nagyobb terhelés nehezedik, mivel a mesterséges intelligencia vagy a blokklánc-technológiák folyamatosan növelik a számítási teljesítmény iránti igényeket. Ezzel együtt nő az üzemeltetésükhöz szükséges energiaigény is. Az energiahatékonyság kulcstémává válik nemcsak a környezet védelme, hanem a technológiák további fejlődése szempontjából is. Ez a cikk az IT-szektor energiafogyasztásának jövőjére, az adatközpontok hatékonyságának növelési lehetőségeire és az energiafelhasználás módját befolyásoló innovációkra fókuszál.
Jelenleg az IT a világszinten megtermelt villamos energia alig két százalékát fogyasztja, de az igénye folyamatosan nő. A Thunder Said Energy elemzőcég becslései szerint 2050-re az IT aránya a teljes energiafogyasztásban meghaladhatja az 5%-ot a világtermelésből, és éves szinten 3 000 TWh fölé emelkedhet. Ebből a növekedésből önmagában a mesterséges intelligencia energiaigénye akár két százalékot is kitehet, a blokkláncok üzemeltetéséhez szükséges energia szintén nőhet, de összességében a kriptovaluták és hasonló technológiák várhatóan nem lépik át a világfogyasztás egy százalékát.
A bányászat (mining) egyáltalán nem „olcsó”: a bitcoinbányászat energiaigényét nagyjából 20 TWh/évre becsülik, és ezzel közvetlenül az alumíniumgyártás mögött van. Bár a kriptoközösségek szívesen vitatkoznak azon, hogy hasznosabb-e a bitcoin vagy az alumínium, a legtöbb fejlesztő tisztában van vele, hogy az algoritmusok növekvő bonyolultsága problémát jelent. Ezért a bonyolultságon alapuló modellről (proof of work) egyre inkább áttérnek az úgynevezett „bizonyíték tétre” (proof of stake) modellre, ahol a tranzakciók ellenőrzésének (validálásának) mechanizmusába a validátor a saját coinjai egy részét (részesedést, stake-et) teszi be a felhasznált energia helyett.
Természetesen más tényezők is vannak. 2022-ben azt becsülték, hogy az internet működése 800 TWh/év körül fogyasztott, és 2030-ra a duplájával számolnak az AI igényei miatt. Globálisan a számítások energiafogyasztása nagyjából harmadokra oszlik: 36% jut a távközlésre, 30% a nagy szerverekre és 34% a személyi számítógépekre, azzal, hogy a jövőben akár „negyedekre” is oszolhat, és egy egész negyedet az AI fogyaszthat el. Itt adódik tér például hibrid algoritmusok fejlesztésére: olyan megoldásokra, amelyek a blokklánchoz szükséges számítási teljesítményt egyúttal tanítási kapacitásként is hasznosítanák. A jelenlegi proof of work algoritmusok bonyolultak, de nem igazán hasznosak – ezért van mozgástér egy kompromisszumra, ahol a farmok egyszerre validálnak tranzakciókat, és közben a teljesítményüket valami hasznosra is fordítják.
A hatékonyságnövelés persze itt nem ér véget. További utak is vannak arra, hogy a számításokat energiatakarékosabbá tegyük. Az egyik megközelítés a megújuló energiaforrások (OZE) használata, amelyek természetüknél fogva ingadozóak, és nem követik a villamosenergia-felhasználás tipikus görbéjét, ezért szükségszerűen túltermelési helyzeteket hoznak létre. Találkozhatsz olyanokkal, akik azt állítják, hogy „a zöld energia olcsóbb” – ez általában nem igaz, viszont igaz az, hogy amikor a termelés meghaladja a keresletet, előfordulhat, hogy az ára akár negatív is lesz.
A negatív áramár nem akkora főnyeremény, mert azt jelzi, hogy nincs elég kereslet a termelés és a fogyasztás kiegyenlítésére – márpedig a hálózatnak mindig egyensúlyban kell lennie. Jelenleg még nincs igazán jó, olcsó és nagy léptékű megoldásunk az elektromos energia tárolására, viszont érdekes lehetőség az elhalasztható számítások időzítése olyan időszakokra, amikor az energia olcsó. Ez nem alkalmazható mindenhol: sok gyártási folyamatot nem lehet kedved szerint indítani és leállítani az energia elérhetőségéhez igazodva, de az AI tanítása tipikusan ilyen „halasztható” folyamat.
Egy másik lehetőség az adatközpontok hűtési és hőhasznosítási hatékonyságának növelése – ilyen projektekkel foglalkozik a Google és a Microsoft is. A Google 2017 óta vízerőművek közelében kezdett adatközpontokat építeni, ami egyszerre ad megújuló energiát, és javítja a hűtést, így a hatásfokot is. A Microsoft 2015 óta futtatja a Project Natickot, ami egy vízhatlan konténerbe zárt, tengerbe süllyesztett adatközpont. A cél egyrészt megújuló energia nyerése a tengervízből, másrészt pedig a megbízhatóság növelése a jobb hűtéssel (a tengervíz segítségével). Eddig két fázisa volt a kísérletnek; a Phase II során a Microsoft két teljes éven át üzemeltette a tengeri adatközpontot – és az adatok arra utalnak, hogy az alacsonyabb hőmérséklet növeli a komponensek megbízhatóságát.
Amit már ma is meg tudunk tenni, az az adatközpontok hulladékhőjének hasznosítása olyan célokra, ahol a hő érték. Vannak, akiknek saját bányászrendszerük van, ami közben fűti a házukat és melegíti a vizet a medencéjükben. Jól megtervezett adatközpontok akár távhőrendszerként is működhetnek: nem túl hatékony „hőtermelők”, de a hő úgyis távozna, szóval miért ne használnánk fel valamire? A hulladékhő „kitermelésének” ötlete egyébként nem új – sőt, annyira érdekes, hogy a távoli jövő nagyon fejlett számítástechnikai elképzeléseinél is előkerül.
Nagy erőfeszítéseket tesznek olyan szupravezetők fejlesztésére, amelyek a víz fagyáspontja feletti hőmérsékleten is képesek működni (room temperature superconductor). 2023 júliusában egy koreai csapat bejelentette, hogy kifejlesztette az LK-99 nevű szupravezetőt, amelynek állítólag 97 °C-ig szupravezető tulajdonságai vannak, de az eredményeket nem sikerült megerősíteni. Jelenleg a magasabb hőmérsékleten is szupravezető anyagok közül a nagy nyomáson előállított lantán-dekahidrid az, amely -23 °C-ig megőrzi a szupravezetést – sajnos azonban ez nem olyan anyag, amelyet széles körben lehetne gyártani és használni.
A magas hőmérsékletű szupravezetők olyan anyagok, amelyek rengeteg problémán segíthetnének: hatékonyabb számítógépekben (a kvantumszámítógépeket is beleértve), a távolsági energiaátvitelben, valamint a mágneses lebegtetésű vonatoknál (maglev), amelyek a súrlódás hiánya miatt nagyon kényelmes közlekedést kínálnak nagy sebességnél is, és rövid-közepes távokon akár a légi közlekedést is kiválthatnák – és még nem is beszéltünk a világűrkutatás számos alkalmazásáról.
i
Ezek a cikkek is érdekelhetnek:
Az IT-ágazat növekvő energiaigénye problémát jelent, ugyanakkor ösztönzi azokat az innovációkat, amelyek fenntarthatóbb jövőhöz vezethetnek. A megújuló forrásokból származó energiafelesleg hasznosítása, az adatközpontok hatékonyabb tervezése és a szupravezetők kutatása mind azt mutatják, hogyan csökkenthetjük az energiafogyasztás környezeti hatásait.
