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大数据时代可怕的能耗

观看在线视频、使用语音助手……这些看似平常动作背后依托的庞大网络和数据中心竟消耗了全球8%的电力。在流媒体、人工智能和区块链的推动下,这部分电力需求从2040年起或会超过能源产量!

在线追剧、shi在社交平台上发自拍、移动支付、给语音助手下达指令……我们想当然认为这些再平常不过的行为是纯虚拟的,不过动动手指而已,不会带来任何现实后果。这就大错特错了。

一场数据海啸

最新研究报告明确指出:数字产业目前大约消耗全球电量的8%,产生的二氧化碳占总排放量的4%,远超海运和空运。而这一切还只是开始。

“尽管人类在能源利用效率方面取得了重大进步,但数字产业的能源消耗目前仍以每年9%的速度增长,”法国智库The Shift Project项目经理于格·费雷博夫(Hugues Ferreboeuf)遗憾地表示,“目前的增长态势和几年前的可怕预测基本吻合。”

多项研究均已警示人们,网上冲浪或是发送电子邮件并非对环境全无影响。法国输电公司(RTE)电网负责人要求用户在电力需求高峰期尽量避免发送带有大附件的电子邮件……各类流媒体的能耗更是有过之而无不及:观看10分钟的高清视频就相当于2000瓦功率的家用烤箱满负荷运行5分钟。

局势难以为继

人们似乎仍未注意到这个能耗陷阱。

这些新兴视频应用需要人们不断提升基础设施规模来应对流量高峰,因为哪怕是极短时间的服务中断,用户都无法忍受。”法国信息技术与随机系统研究所(IRISA)研究员安娜-塞西尔·奥热里(Anne-Cécile Orgerie)解释道,“然而这些超大型基础设施却异常‘贪婪’。即使没有指令请求,网络中心的路由器也会以最大功耗的90%运转,视频存储服务器也是如此。但是我们从不关闭的路由器,其耗电量就占到法国总电力消耗的1%!”

“遗憾的是,这些新兴应用程序产生的原始数据与未压缩数据仍需消耗更多能量才能被传至云端。”法国原子能和替代能源委员会(CEA)嵌入式软件架构设计部门研发工程师丹尼·杜特瓦(Denis Dutoit)强调。

节能之路?

除了存储和传输,基于人工智能的大数据处理也越来越精细:著名的深度神经网络已经被用于照片分类、自动推送、面部识别、语音助手等领域。

然而此类新型计算机技术的运算会消耗大量能源,加拿大蒙特利尔学习算法研究所的马修·库尔巴里奥(Matthieu Courbariaux)指出:“我们要对这些算法进行数百万种不同情景的模拟,每一种都需要进行数十亿次运算。为了配合这些运算,制造商会同时运行海量超级计算机,带动数千个300瓦的显卡!”

区块链技术已使数据中心处于饱和49太瓦时,这是比特币的年耗电量(仍然非常小众),相当于葡萄牙 1030 万人口每年的电力需求!

“近一年半,我们收到了300多个区块链计算中心的设立申请,”加拿大魁北克水电公司的乔纳森·科泰(Jonathan Coté)证实,“要知道,这些项目的能耗可达2.8万兆瓦,相当于我国在一个世纪内建造的电力设施的总发电量的一半……”

有美国工程师估计,“开采”一美元比特币所需的能量是提取价值一美元黄金的3.4倍——足以煮沸50多升水!

“高能耗杜绝了比特币伪造。”德国北方比特币股份有限公司的汉斯·若阿西姆·杜尔(Hans Joachim Durr)试图为比特币正名。“这正是比特币系统让人崩溃的特点,高能耗将其置于尴尬境地。”法国里尔信息技术、信号与自动化研究中心的让-保罗·德拉艾(Jean-Paul Delahaye)遗憾地表示。

美国夏威夷大学一支气候学家团队通过计算发现,假如大规模推广比特币,不到20年的时间,全球温度就能上升2℃——这是决定地球命运的临界值!

如此看来,我们是否需要阻止全球数字化进程?目前尚无定论。而数字产业也已承诺大幅度降低能源消耗。工程师正在研发更简单的电子元件架构,例如模仿人体神经元运行的神经网络芯片。

此外,人们还提出了更高效的加密货币概念。网络也仍有极大的进步空间。“我们在Green Touch项目中已经证实,从个人路由器的虚拟化着手,技术手段可将网络能耗减少98%。”安娜-塞西尔·奥热里提出。而人工智能也将进一步优化建筑、运输、电网和数据中心的能源结构。

人类势必会陷入这般两难境地,除非能减少对在线视频网站、社交软件、语音助手以及未来其他伟大创新的使用需求。坦白说,我们未必能做到。

撰文 Vincent Nouyrigat编译 唐恬恬