डेटा केंद्र बहुत अधिक बिजली की खपत करते हैं, लेकिन अभी तक जलवायु को खतरा नहीं है

अंजीर। 1. 2010-2018 में ऐतिहासिक डेटा सेंटर ऊर्जा की खपत और आने वाले वर्षों के लिए पूर्वानुमान, जब डेटा केंद्रों में कंप्यूटिंग इंस्टेंसेस (कोर) की संख्या का अगला दोहरीकरण होगा

डेटा सेंटर सेवाओं (डीपीसी) की मांग पिछले एक दशक में कई बार बढ़ी है। यह सामाजिक नेटवर्क, वीडियो, मोबाइल एप्लिकेशन और विभिन्न क्लाउड एप्लिकेशन की बढ़ती लोकप्रियता से प्रभावित है।

2010 में, दुनिया के सभी डेटा सेंटरों ने लगभग 194 TW · h का उपभोग किया, अर्थात, वैश्विक ऊर्जा खपत का 1%। कंप्यूटिंग में घातीय वृद्धि के मामले में क्या होगा? अनुमान थे कि डेटा सेंटर की बिजली की खपत तीन या चार गुना बढ़ सकती है। उदाहरण के लिए, लेख में बेलिहरा और एलमेलिजी द्वारा मूल्यांकन "आईसीटी वैश्विक उत्सर्जन पदचिह्न का आकलन: 2040 और सिफारिशें की रुझान" देखें।(क्लीन प्रोडक्शन जर्नल, वॉल्यूम 177, पृष्ठ 448)।

लेकिन हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि आतंक का कोई कारण नहीं है। इसलिए, 2010 से 2018 तक, डेटा सेंटर की कंप्यूटिंग शक्ति 6.5 गुना बढ़ गई, लेकिन ऊर्जा की खपत समान स्तर (205 TWh, लगभग 1%) पर बनी रही, इसलिए अभी तक ग्रह को कुछ भी खतरा नहीं है।

आशंकाएं 2005–2010 के रुझानों पर आधारित हैं, जब 2005 में डेटा केंद्रों की ऊर्जा खपत 153 टेरावाट घंटे (TWh) से बढ़कर 203 हो गई थी? 2010 में 273 TWh, जो 1.1 से कितना हो गया? वैश्विक बिजली की खपत का 1.5% (देखें JG Koomey, "2005 से 2010 तक डेटा सेंटर बिजली के उपयोग में वृद्धि," न्यूयॉर्क टाइम्स, 2011 के लिए एनालिटिक्स प्रेस)।

हालांकि, 2010 के बाद से स्थिति नाटकीय रूप से बदल गई है। एक नए वैज्ञानिक कार्य में, लेखकों ने विभिन्न स्रोतों से डेटा एकीकृत किया है जो हाल ही में सामने आए हैं। यह लेख नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी और रिसर्च फर्म कोओमी एनालिटिक्स (यूएसए) के डेटा सेंटरों के कई प्रमुख ऊर्जा विशेषज्ञों द्वारा लिखा गया था।

एक नया विश्लेषण हाल के वर्षों में ऊर्जा की खपत में बहुत मामूली वृद्धि दर्शाता है। विशेष रूप से, 2018 तक, वर्कलोड और कंप्यूटिंग इंस्टेंसेस की संख्या में छह गुना से अधिक की वृद्धि हुई, आईपी ट्रैफिक में 10 गुना से अधिक की वृद्धि हुई। इस अवधि के लिए डेटा सेंटर के भंडारण की क्षमता 25 गुना बढ़ गई है। ऐसा लगता है कि ऊर्जा की खपत को एक उपयुक्त पैमाने पर अतिरिक्त रूप से लिया जाना चाहिए। लेकिन नहीं: 2010 के बाद से, प्रति सर्वर ऊर्जा की खपत चार गुना कम हो गई है , मुख्य रूप से तकनीकी सुधार और निष्क्रिय समय में कमी के कारण। ड्राइव की घनत्व और दक्षता में वृद्धि के कारण

स्थापित मेमोरी के वाट्स प्रति टेराबाइट लगभग नौ बार गिरा ।

इसके अलावा, एक सर्वर पर औसत संख्या में पांच गुना वृद्धि (वर्चुअलाइजेशन के कारण) के कारण सर्वरों की संख्या में वृद्धि काफी धीमी हो गई है।

उसी समय, 2010-2019 के दौरान, ऊर्जा खपत PUE (पावर यूज़ इफ़ेक्ट) की गुणवत्ता में निरंतर सुधार हुआ, जिसकी गणना इसके आईटी उपकरणों की ऊर्जा खपत द्वारा डेटा सेंटर की कुल ऊर्जा खपत को विभाजित करने के भागफल के रूप में की जाती है। PUE में परिवर्तन के लिए विभिन्न घटकों का योगदान नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।


अंजीर। 2. डेटा केंद्रों की बिजली खपत में रुझान

2018 में, डेटा सेंटरों की वैश्विक ऊर्जा खपत 205 TWh तक बढ़ गई, जो 2010 की तुलना में केवल 6% की वृद्धि का प्रतिनिधित्व करती है, जबकि "कंप्यूटिंग इंस्टेंसेस" की कुल संख्या में समान अवधि के दौरान 550% की वृद्धि हुई (कंप्यूटिंग उदाहरणों के तहत) सीपीयू के कम्प्यूटेशनल कोर पहली जगह में हैं)।

यदि हम प्रति कंप्यूटिंग उदाहरण में ऊर्जा के उपयोग की गणना करते हैं, तो 2010 के बाद से वैश्विक डेटा केंद्रों की संख्या की ऊर्जा तीव्रता में 20% की कमी आई है।

2010-2018 में डेटा केंद्रों की कुल ऊर्जा खपत लगभग अपरिवर्तित रही, लेकिन आईटी उपकरणों (सर्वर, स्टोरेज सिस्टम और नेटवर्क उपकरण) की ऊर्जा खपत 92 से बढ़कर 130 TW · h हो गई, जो डेटा सेंटर दक्षता में वृद्धि का संकेत है। दूसरे शब्दों में, अब अधिक ऊर्जा सीधे सर्वरों में जाती है, और सहायक प्रणालियों की तरह कम होती है। इसी समय, यह बुनियादी ढांचे की तकनीकी और परिचालन क्षमता में वृद्धि का संकेत देता है: “यह कमी छोटे पारंपरिक डेटा केंद्रों (2010 में कंप्यूटिंग इंस्टेंस के 79%) से बड़े और अधिक ऊर्जा-कुशल क्लाउड (हाइपर-स्केलेबल सहित) डेटा सेंटर (89%) से जारी संक्रमण के कारण है। 2018 में कंप्यूटिंग ऑपरेशंस) लेख में पहली आकृति में प्रवृत्ति स्पष्ट रूप से दिखाई देती है, बाईं ओर तीसरा ग्राफ देखें।



फिर भी, डेटा सेंटर सेवाओं की बढ़ती मांग को देखते हुए, यह सवाल उठता है कि ऊर्जा दक्षता का रुझान कब तक जारी रहेगा? "विशेष रूप से संभावित विघटनकारी प्रौद्योगिकियों जैसे कि क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए, जिसके लिए ऊर्जा की खपत स्पष्ट नहीं है," आईटी उपकरणों की दीर्घकालिक प्रदर्शन सीमाओं का अनुमान लगाना बेहद कठिन है। "फिर भी, निकट भविष्य में, बाजार विश्लेषकों ने और भी अधिक सर्वर वर्चुअलाइजेशन की भविष्यवाणी की है, और तकनीकी अध्ययनों से संकेत मिलता है कि आईटी उपकरणों में अभी भी ऊर्जा दक्षता में सुधार करने की क्षमता है, जिसमें कम-शक्ति भंडारण उपकरणों के लिए अधिक संक्रमण शामिल हैं।"

बुनियादी ढांचे के संदर्भ में, सुपर-बड़े विश्व-स्तरीय डेटा केंद्र पहले से ही PUE = 1.1 या उससे कम पर चल रहे हैं, जो न्यूनतम संभव मूल्य के करीब है।

शोधकर्ताओं का अनुमान है कि अल्पावधि में, छोटे पारंपरिक डेटा केंद्रों से अधिक कुशल हाइपर-स्केलेबल डेटा केंद्रों में संक्रमण जारी रहेगा। इसी समय, "वैश्विक ऊर्जा उपयोग में मामूली वृद्धि के साथ डेटा केंद्रों में कंप्यूटिंग संचालन के अगले दोहरीकरण को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा दक्षता संसाधन है।"

इस वैज्ञानिक कार्य के निष्कर्षों ने बिजली की खपत में तेजी से और अपरिहार्य वृद्धि के पिछले पूर्वानुमानों का खंडन किया। नहीं, आने वाले वर्षों में तेजी से विकास की उम्मीद नहीं है। लेकिन आने वाले कई दशकों तक कंप्यूटिंग की मात्रा बढ़ती रहेगी, इसलिए डेटा सेंटर में ऊर्जा की खपत को नियंत्रित किया जाना चाहिए। शोधकर्ता सर्वर, भंडारण और नेटवर्क उपकरणों के लिए ऊर्जा स्टार जैसे मानकों के अनुपालन की निगरानी करने की सलाह देते हैं, और सरकारी खरीद के लिए प्रमाणन की आवश्यकता होती है। उपकरण निर्माताओं को नवीन ऊर्जा-कुशल उत्पादों का उत्पादन जारी रखने के लिए प्रोत्साहन बनाने की आवश्यकता है।

अध्ययन प्रकाशित हुआ28 फरवरी, 2020 साइंस जर्नल में। अमेरिकी लेखकों की एक टीम के काम को "रिकैलिब्रेटिंग ग्लोबल डेटा सेंटर एनर्जी-यूज़ अनुमान" कहा जाता है। (Doi: 10.1126 / science.aba3758