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研究计算对环境的影响以及绿色计算的未来橡胶模

2022年06月30日

研究计算对环境的影响以及绿色计算的未来

当您考虑自己的碳足迹时，会想到什么？可能会驾驶和飞行。

也许是家庭能源消耗或亚马逊日常交付的能源。但是，观看Netflix或召开Zoom会议又如何呢？您是否曾经想过手机，智能手表或家中其他无数种设备中的硅芯片的碳足迹？

从最小的芯片到最大的数据中心，现代计算的各个方面都带有碳价标签在一个世纪的上半叶，技术行业和整个计算领域一直专注于构建更小，更快，功能更强大的设备，但很少有人考虑它们对整体环境的影响。

哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员正试图改变这种状况。

“在接下来的十年中，设备的需求，数量和类型只会增长，”博士学位的Udit Gupta说。SEAS计算机科学专业的候选人。“我们想知道会对环境产生什么影响，以及我们作为一个领域应如何考虑如何采用更可持续的做法。”

Gupta将与电子工程和计算机科学的Robert和Suzanne案例教授的Gu-Yeon Wei以及Haley家族的计算机科学教授David Brooks一起在IEEE国际研讨会上发表有关计算的环境足迹的论文。高性能计算机体系结构，将于2021年3月3日发布。

SEAS研究是与Facebook（古普塔是实习生）和亚利桑那州立大学合作的一部分。

该团队不仅探索了从芯片架构到数据中心设计的计算的各个方面，而且还绘制了设备从制造到回收的整个生命周期，以找出排放量最大的阶段。

该团队发现，与现代移动和数据中心设备有关的大多数排放物来自硬件制造和基础设施。

布鲁克斯说：“许多关注点集中在我们如何减少计算机使用的能源上，但是我们发现，考虑仅建造这些处理器所产生的排放也非常重要。” “如果制造对排放确实很重要，我们可以设计更好的处理器吗？我们可以降低设备的复杂性，从而降低制造排放吗？”

以芯片设计为例。

当今的芯片针对大小，性能和电池寿命进行了优化。典型的芯片约为100平方毫米的硅，并装有数十亿个晶体管。但是在任何给定时间，仅使用该硅的一部分。实际上，如果同时启动所有晶体管，则该设备将耗尽其电池寿命和过热。这种所谓的深色硅改善了设备的性能和电池寿命，但如果考虑到制造芯片所用的碳足迹，则效率极低。

“您必须问自己，增加的性能对碳的影响是什么，”魏说。“深色硅提高了能源效率，但制造成本是多少？有没有办法设计一种使用所有可用硅的更小巧，更智能的芯片呢？这确实是一个复杂，有趣且令人兴奋的问题。”

数据中心也面临同样的问题。如今，数据中心（其中一些占地数百万平方英尺）占全球能源消耗的1％，预计这一数字还会增长。

随着云计算的不断增长，将根据性能和电池寿命（而不是碳足迹）来决定在设备或数据中心中运行应用程序的位置。

Gupta说：“我们需要问什么是绿色的，在设备或数据中心上运行应用程序。” “这些决定必须通过考虑应用程序的特性，每个硬件设备的效率以及一天中变化的电网来优化全球碳排放量。”

研究人员还向工业界挑战，要研究制造中使用的化学物质。

将环境影响添加到计算设计的参数中，要求从该领域的各个层次（从大学计算机科学专业的学生到CEO）进行大规模的文化转变。

为此，布鲁克斯与哈佛大学的EthiCS计划合作，该计划将哲学家直接嵌入计算机科学课程中，以教导学生如何思考工作中的道德和社会影响。Brooks将于今年春季在COMPSCI 146：计算机体系结构中包括一个有关计算可持续性的嵌入式EthiCS模块。

研究人员还希望与SEAS环境科学与工程学院以及哈佛大学环境中心的研究人员合作，探讨如何在政策层面实施变革。

“本文的目标是提高人们对与计算相关的碳足迹的认识，并挑战该领域，将碳足迹添加到我们在设计新流程，新计算系统，新硬件和新使用方式时考虑的指标列表中。设备。我们需要将其作为整体计算开发的主要目标。”

该论文由Facebook的Sylvia Lee，谢丹（Jordan Tse），李显信（Hsien-Hsin S. Lee）和吴（Carole-Jean Wu）以及亚利桑那州立大学的Young Geun Kim合着。