Raport Dekarbonizacja danych
Zrównoważony rozwój w centrum danych w erze sztucznej inteligencji - wyzwania i rozwiązania.
min na przeczytanie
Spis treści:
Wzrost globalnej popularności technologii sztucznej inteligencji (AI) intensywnie wykorzystujących dane sprawia, że centra danych muszą mierzyć się z niespotykanym wcześniej zapotrzebowaniem na energię i rosnącym śladem węglowym. Uwzględniając rosnące obawy o środowisko, firmy starają się jednocześnie skalować moc obliczeniową i pojemność pamięci masowej w centrach, utrzymując docelowy całkowity koszt posiadania (TCO).
Według McKinsey 1 oczekuje się, że do końca 2030 roku potrzeby energetyczne centrów danych potroją się. „Wzrastające wymagania w zakresie mocy obliczeniowej i danych ulegają dalszemu przyspieszeniu w związku ze zwiększeniem możliwości obliczeniowych przy jednoczesnym zmniejszeniu wydajności czipów w stosunku do zużycia energii”, zauważyła firma analityczna.
Jako globalny lider w zakresie pamięci masowej danych zaopatrujący wiodące centra danych na świecie, firma Seagate jest żywotnie zainteresowana dyskusją na temat zrównoważonego rozwoju w centrach danych i rosnącego zapotrzebowania na kosztowo efektywną pamięć masową. Współpraca z naszymi klientami nauczyła nas, między innymi, że całkowity koszt posiadania oraz cele związane ze zrównoważonym rozwojem nie wykluczają się wzajemnie, a często prowadzą do tego samego.
Aby lepiej zrozumieć związek między całkowitym kosztem posiadania a zrównoważonym rozwojem, postanowiliśmy przeprowadzić ankietę wśród specjalistów pracujących w centrach danych . Niniejszy raport, bazujący na ich spostrzeżeniach, ujawnia krytyczną lukę w zrozumieniu wyzwań związanych ze zrównoważonym rozwojem w centrach danych oraz sposobu, w jaki wyzwania te wpływają na cały łańcuch dostaw. Te informacje mogą służyć podejmowaniu decyzji wspierających zarówno rozwój firmy, jak i cele związane z ochroną środowiska.
Nie trzeba wybierać między jednym a drugim.
Niniejszy raport firmy Seagate Technology sporządzono w oparciu o globalne badanie zlecone niezależnej firmie badawczej Dynata oraz badania terenowe prowadzone przez globalną firmę konsultingową Current Global.
Badanie obejmowało zarówno jakościowe, jak i ilościowe studia wpływu zintensyfikowanego przez sztuczną inteligencję obciążenia na zrównoważony rozwój centrum danych oraz możliwości zwiększenia wydajności operacji.
Badanie rozpoczęto od pogłębionych wywiadów jakościowych z pięcioma doświadczonymi ekspertami w zakresie pamięci masowej danych i infrastruktury ze Stanów Zjednoczonych, Niemiec, Chin i Japonii. Każdy ekspert może pochwalić się ponad dziesięcioletnim doświadczeniem w zakresie planowania , obsługi i zrównoważonego rozwoju centrów danych, co pozwoliło uzyskać solidną wiedzę na temat wyzwań branżowych i nowych trendów. Te informacje posłużyły do zaprojektowania globalnego badania ilościowego.
W badaniu zebrano odpowiedzi 330 profesjonalistów z centrów danych na 11 rynkach: Australia, Chiny, Francja, Niemcy, Indie, Japonia, Ameryka Północna, Singapur, Korea Południowa, Tajwan i Wielka Brytania. Wszyscy respondenci pracują dla firm, które zarządzają przynajmniej 50 terabajtami pamięci masowej, przy czym większość z nich nadzoruje do pięciu petabajtów. Wśród uczestników znaleźli się CIO, CTO, IT VP, dyrektorzy, kadra kierownicza, COO, liderzy branżowi, architekci pamięci masowej i architekci rozwiązań w firmach zajmujących się pamięcią danych oraz organizacjach dostarczają lub obsługują rozwiązania pamięci masowej danych.
Badanie dotyczyło aktualnego krajobrazu wydajności i zrównoważonego rozwoju centrów danych . Jego celem jest dostarczanie liderom branży informacji opartych na danych, które pomogą w podejmowaniu decyzji i zrównoważonym rozwoju firmy.
Jako światowy lider w dziedzinie skalowalnej pamięci masowej, firma Seagate dostarczyła w ciągu ostatnich 45 lat ponad cztery i pół miliarda terabajtów pojemności.
Centra danych stanowią podstawę dzisiejszej gospodarki opartej na sztucznej inteligencji. Szybkie wdrożenie technologii sztucznej inteligencji spowodowało, że centra danych muszą mierzyć się z niespotykanym wcześniej zapotrzebowaniem na energię i rosnącym śladem węglowym. Wyniki badania wyraźnie pokazują dwie rzeczy:
Odpowiada to rosnącemu zapotrzebowaniu na energię. Według danych IEEE, do 2030 roku zapotrzebowanie na energię w centrach danych ma znacząco wzrosnąć, generując potencjalnie 8% globalnej emisji dwutlenku węgla, w porównaniu z 0,3% w 2022 roku .
Aby nadążać za innowacjami w zakresie sztucznej inteligencji, organizacje muszą zmieniać skalę swojej infrastruktury danych, realizując jednocześnie korporacyjne zasady zrównoważonego rozwoju. Coraz częściej przedsiębiorstwa mierzą się z oczekiwaniami – a czasem także z wymogami regulacyjnymi – w zakresie obsługi centrów danych w sposób kosztowo efektywny i zrównoważony. Pogodzenie tych dwóch oczekiwań może być trudne, ponieważ im więcej energii zużywane jest w centrum danych, tym trudniej jest zredukować jego ślad węglowy.
Z tego powodu całkowity koszt posiadania (TCO) jest czasami postrzegany jako niezgodny z założeniami zrównoważonego rozwoju. Badanie, na którym opiera się niniejszy raport, wykazało, że:
Inne wnioski z tego badania wskazują jednak, że całkowity koszt posiadania i zrównoważony rozwój nie muszą być konkurencyjnymi priorytetami. Całkowity koszt eksploatacji (TCO) oraz względy zrównoważonego rozwoju mogą i często są ze sobą sprzężone, oferując możliwości zwiększenia wydajności operacyjnej i zmniejszenia wpływu na środowisko.
Badanie wykazało, że na działanie centrum danych duży wpływ ma pięć czynników, które przekładają się zarówno na całkowity koszt posiadania, jak i cele związane ze zrównoważonym rozwojem. Są to m.in.:
Zużycie energii Wysokie zużycie energii wpływa zarówno na koszty operacyjne, jak i emisję dwutlenku węgla, przy czym 53,5% respondentów wskazało to jako poważny problem.
Wymogi surowcowe. Prawie 49,5% ankietowanych specjalistów w dziedzinie centrum danych wskazało duże ilości surowców potrzebnych do budowy infrastruktury jako kluczowy problem.
Fizyczne ograniczenia przestrzeni. Prawie 45,5% respondentów zwróciło uwagę na finansowe i logistyczne obciążenie wynikające z ograniczonej przestrzeni.
Koszty infrastruktury. Wysokie koszty budowy zrównoważonej infrastruktury (wymienione przez 28,5% uczestników badania) oraz koszty nabycia komponentów centrum danych (27% respondentów) znacząco wpływają na nakłady inwestycyjne (CapEx).
Wydłużenie cyklu życia. Ponad 92% respondentów zgodziło się, że wydłużenie cyklu życia urządzeń pamięci masowej jest ważne, podkreślając trwałość jako sposób na zmniejszenie kosztów wymiany i konserwacji. (Z kolei tylko 15.5% respondentów uznało wydłużenie cyklu życia za najważniejszy czynnik przy zakupie infrastruktury pamięci masowej danych lub sprzętu, a 12.1% wskazało trwałość jako ważny czynnik).
Względy te wpływają na wieloaspektowy charakter całkowitego kosztu posiadania centrów danych, który łączy zarówno nakłady kapitałowe, jak i koszty operacyjne – i przekłada się bezpośrednio na zrównoważony rozwój. Poprawa wydajności energetycznej zmniejsza zarówno emisje, jak i koszty operacyjne, a wydłużenie cyklu życia sprzętu minimalizuje ilość elektrośmieci i zapotrzebowanie na surowce.
Nie oznacza to, że zrównoważony rozwój nie komplikuje kalkulacji całkowitego kosztu posiadania.
Na przykład, nieodłączną częścią kalkulacji TCO jest zużycie energii. Jednak, jak wiedzą operatorzy centrów danych, początkowe koszty energii ekologicznej mogą być wyższe. W takim przypadku wybór określonej formy energii zwiększa koszty i wprowadza dalsze ograniczenia efektywności do już istniejącego problemu.
W związku z przyrostem danych spowodowanym upowszechnieniem sztucznej inteligencji, potrzeba jest więcej miejsca na stale powiększające się woluminy danych, choć w wielu organizacjac brakuje na to miejsca. Ograniczenia te wpływają na ich zdolność do rozszerzania i wdrażania bardziej zrównoważonych rozwiązań pamięci masowej. Ponadto wysokie koszty początkowe związane ze zrównoważoną infrastrukturą pozostają istotną barierą postępu.
Zapytani o trzy główne bariery utrudniające zrównoważone działanie centrów danych, respondenci wskazali na brak fizycznej przestrzeni (45,5% respondentów); koszt budowy infrastruktury pamięci masowej (28,5%); oraz koszt nabycia komponentów centrum danych (27%).
Z powodu tych barier organizacje często stają przed trojakim wyborem. Aby pomieścić gwałtownie rosnące ilości danych, muszą wybrać jedną z trzech opcji:
Każda z tych opcji wiąże się z kompromisem pomiędzy kosztami TCO i zrównoważonym rozwojem.
Badanie wykazało, że przedsiębiorstwa w coraz większym stopniu realizują różne strategie łączące zrównoważony rozwój z docelowym całkowitym kosztem posiadania.
Odnawialne źródła energii. Prawie 62% respondentów przyznało, że korzysta z odnawialnych źródeł energii do zasilania swojej infrastruktury danych.
Infrastruktura energii odnawialnej. Prawie 58% respondentów stwierdziło, że ich organizacje inwestują w infrastrukturę energii odnawialnej.
Pamięć masowa wykorzystująca sztuczną inteligencję oraz zrównoważone działania. Ponadto 55,5% reprezentowanych organizacji wdraża systemy oparte na sztucznej inteligencji w celu optymalizacji operacji związanych z pamięcią masową i poprawy monitorowania zrównoważonego rozwoju.
Pomimo tych wysiłków, wyzwania pozostają. Wiele firm zmaga się z wysokimi kosztami infrastruktury i komponentów, a także ograniczeniami przestrzennymi.
Droga naprzód
Sprostanie tym wyzwaniom wymaga zmiany w podejściu branży do całkowitego kosztu posiadania i zrównoważonego rozwoju. Coraz częściej oba czynniki idą w parze. Kiedy cele w zakresie zrównoważonego rozwoju komplikują plany całkowitego kosztu posiadania, trzeba przeanalizować cały ekosystem:
Zwiększony wpływ sztucznej inteligencji na zrównoważony rozwój centrum danych wymaga innowacyjnego i holistycznego podejścia do praktyk stosowanych w centrach danych . Oznacza to, między innymi, wyjście poza operacyjną emisję dwutlenku węgla (Zakres 2 i Zakres 3) i ocenę wbudowanej emisji dwutlenku węgla – lub dwutlenku węgla emitowanego podczas etapów wydobycia, produkcji, transportu, zestawienia materiałów, produkcji, pakowania i dystrybucji cykl życia produktu (Zakres 3).
Ponieważ popularność zastosowań AI stymuluje rozwój centrów danych, współpraca i innowacje w całym łańcuchu dostaw będą miały kluczowe znaczenie dla osiągnięcia zrównoważonej i bardziej wydajnej sfery danych.
W dzisiejszej gospodarce wykorzystującej sztuczną inteligencję szybkie wdrażanie inteligentnych technologii powoduje gwałtowny wzrost zapotrzebowania na pamięć masową. Prawie wszyscy ankietowani (ponad 97%) spodziewają się, że sztuczna inteligencja będzie mieć znaczący wpływ na potrzeby w zakresie pamięci masowej. Jednak dane zawsze pozostawiają po sobie ślad: centra danych zużywają energię i generują emisje.
Wzrastający popyt na pamięć masową, generowany przez sztuczną inteligencję, bezpośrednio zwiększa emisję dwutlenku węgla w centrach danych. W miarę wzrostu ilości danych, zwiększa się również ilość energii wymaganej do ich obsługi. Oczywiście potrzeby związane ze sztuczną inteligencją wykraczają poza samą pamięć danych. Najbardziej energochłonne obszary obejmują moc obliczeniową, sieciowanie i przetwarzanie danych.
Liczy się również cały łańcuch dostaw . Produkcja komponentów do sztucznej inteligencji – takich jak wyspecjalizowane procesory i sprzęt – jest bardzo energochłonna i zasobochłonna, co zwiększa zawartość dwutlenku węgla w tych komponentach. (Emisja dwutlenku węgla odnosi się do ilości emisji gazów cieplarnianych związanych z wydobyciem, produkcją, transportem, listą materiałów, wytwarzaniem, pakowaniem i dystrybucją w cyklu życia produktu). W związku z tym zarówno produkcja, jak i eksploatacja systemów AI przyczyniają się do większego śladu węglowego, intensyfikując wyzwania środowiskowe, z jakimi mierzą się centra danych.
W odpowiedzi na to nowe zapotrzebowanie, centra danych zaczęły traktować priorytetowo zrównoważony rozwój i dekarbonizację. Prawie wszyscy respondenci badania (blisko 94,5%) zgłosili, że ich firmy pracują nad zmniejszeniem śladu węglowego swoich operacji przechowywania danych.
Badanie wykazało, że aby zmniejszyć wpływ na środowisko, firmy wdrażają przede wszystkim energię odnawialną
Inną strategią jest migracja do chmury. Prawie połowa respondentów (ponad 47%) uważa, że migracja danych do systemów w chmurze pomaga zmniejszyć ślad węglowy ich firmy. Dostawcy usług w chmurze, dzięki najlepszym w swojej klasie praktykom i infrastrukturze, mają przewagę w zakresie obniżania wpływu środowiskowego operacji na danych.
Przedsiębiorstwa, które chcą skorzystać z tej strategii, muszą jednak pamiętać, że migracja do chmury może być również postrzegana jako ucieczka od odpowiedzialności za wpływ środowiskowy, a nie jego eliminacja. Choć dostawcy usług w chmurze mogą działać w bardziej efektywny sposób, obciążenie dla środowiska pozostaje. Jest on jedynie przenoszony z poszczególnych firm na dostawców chmury, którzy muszą zarządzać zapotrzebowaniem na energię i zasoby. Uwydatnia to potrzebę holistycznego podejścia do zrównoważonego rozwoju polegającego na współpracy dostawców usług w chmurze i ich klientów w celu zminimalizowania śladu węglowego danych.
Przechodząc na bardziej zrównoważone operacje przechowywania danych, firmy muszą rozwiązać poważne problemy. Dotyczą one fizycznych ograniczeń przestrzennych, kosztów, wysokiego zużycia energii oraz skutecznej oceny. Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z tych czynników.
Trzy główne bariery w zakresie zrównoważonego działania centrum danych to brak przestrzeni fizycznej (45,5%), koszt budowy infrastruktury pamięci masowej (28,5%) oraz koszt nabycia komponentów do centrum danych (27%) (patrz rysunek 2) .
Nic dziwnego więc, że ograniczenia fizyczne – takie jak ograniczenia przestrzenne dla nowej infrastruktury – okazały się największym wyzwaniem, przy czym 45,5% wszystkich respondentów wymieniło „brak fizycznej przestrzeni” jako główną przeszkodę. Budowa dodatkowego miejsca na pomieszczenie centrów danych może znacząco zwiększyć bezpośrednią (Zakres 1) emisję gazów cieplarnianych, ponieważ pociąga za sobą intensywne prace budowlane, które pochłaniają zasoby i minerały ziem rzadkich oraz generują emisję gazów cieplarnianych.
W związku z dylematem wyboru pomiędzy a) rosnącymi kosztami rozbudowy w ramach tej samej przestrzeni, b) konstrukcją nowych pomieszczeń (również kosztowna opcja, często bardziej niż pierwsza) lub c) migracją danych do chmury (co przesuwa odpowiedzialność za realizację zasad zrównoważonego rozwoju do łańcucha dostaw chmury), badanie wskazało na potrzebę innowacyjnych rozwiązań optymalizacji istniejącej przestrzeni.
Dlaczego zwiększenie skali może być dobrym wyjściem:
Potrzeba pomieszczenia większej liczby serwerów, urządzeń pamięci masowej oraz sprzętu sieciowego potęguje problem ograniczonej przestrzeni. Na obszarach miejskich, gdzie ilość miejsca jest ograniczona, znalezienie odpowiedniej lokalizacji dla nowych centrów danych jest szczególnie trudne. W kilku krajach, w tym w Singapurze, Japonii, na Tajwanie, we Francji i Niemczech, nałożono ograniczenia na liczbę centrów danych, które można zbudować oraz na ich lokalizację. Przepisy te mają na celu znalezienie odpowiedniej równowagi pomiędzy korzyściami ze zwiększonych zasobów centrów danych a ochroną środowiska i wydajnym użytkowaniem gruntów, co wskazuje na potrzebę innowacyjnych rozwiązań, które będą mogły zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na pamięć masową.
Wysokie koszty budowy i utrzymania zielonej infrastruktury pozostają główną barierą we wdrażaniu zrównoważonych rozwiązań. Nakłady te obejmują płatną z góry inwestycję w energię odnawialną oraz stałe wydatki na zrównoważoną infrastrukturę IT.
Badanie przewiduje, że na całym świecie potrzeba średnio 4,9 mld USD inwestycji w bardziej zrównoważone centra przechowywania danych. Chociaż suma ta nie zawiera ostatecznych danych budżetowych, jej wielkość pokazuje skalę problemu, któremu trzeba poświęcić odpowiednią uwagę, czas i zasoby.
Dodatkowe liczby:
Koszty zakupu urządzeń stanowią największy składnik TCO w centrach danych. Początkowe nakłady inwestycyjne potrzebne na zakup serwerów, systemów pamięci masowej oraz sprzętu sieciowego stanowią znaczną część całości inwestycji – zwłaszcza przy wydatkach na dużą skalę, gdy sprzęt może kosztować dziesiątki milionów dolarów.
Za najnowocześniejszy, energooszczędny sprzęt, odnawialne źródła energii i innowacyjne technologie często płaci się więcej. Pomimo potencjalnych długoterminowych oszczędności i korzyści dla środowiska, te wyższe koszty mogą zniechęcać operatorów centrów danych do zmian. Konieczność stałej modernizacji w celu nadążenia za postępem technologicznym dodatkowo zwiększa obciążenie finansowe.
Jak wyraził się pewien ekspert ds. centrów danych : „akcjonariusze zazwyczaj koncentrują uwagę na minimalizacji kosztów, co może utrudniać uzasadnienie dużych wydatków wymaganych na rzecz takich inicjatyw, jak zmniejszenie zużycia energii lub inwestycje w odnawialne źródła energii”.
Problem: Wysokie zużycie energii
Ciągła praca centrów danych pochłania duże ilości energii, znacząco przyczyniając się do pośredniej emisji gazów cieplarnianych generowanych przez energię elektryczną, parę, ciepło lub chłodzenie (Zakres 2). Ciągła praca infrastruktury centrum danych , w tym serwerów i systemów w chmurze, komplikuje wysiłki związane z redukcją zużycia energii i wymaga innowacyjnych rozwiązań.
W tym wielorynkowym badaniu respondenci zidentyfikowali trzy główne problemy środowiskowe:
Eksperci ostrzegają, że bez podjęcia natychmiastowych działań wpływ centrów danych na środowisko będzie nadal wzrastać.
Dodatkowym czynnikiem jest fakt, że firmy poszukujące energii ze źródeł odnawialnych odkrywają, że nie mogą znaleźć zrównoważonych źródeł energii.
Wysokie koszty związane z pozyskiwaniem energii odnawialnej mogą stanowić istotną barierę.
Problem: Pomiar i ocena
O ile sama pamięć masowa danych ma stosunkowo niewielki udział w ogólnych operacjach centrów danych (operacje obliczeniowe i przetwarzanie wymaga znacznie większego zużycia energii), w badaniu zapytano o to, jak postrzegany jest wpływ pamięci masowej danych na środowisko.
Zauważalny jest również brak narzędzi i procedur służących do oceny wpływu przechowywania danych na środowisko. Bez odpowiednich metod firmy mają trudności z oceną skuteczności swoich działań na rzecz zrównoważonego rozwoju i podejmowania świadomych decyzji dotyczących przyszłych inwestycji w zrównoważone praktyki;
Jeden z udzielających odpowiedzi amerykańskich ekspertów ds. centrum danych podkreślił potrzebę informacji w czasie rzeczywistym, mówiąc, że „potrzebna jest wiedza, ile energii zużywamy, jakie są jej wahania i wszelkie inne istotne szczegóły. Informacje te powinny być rejestrowane, abyśmy mogli obserwować, co się dzieje w danym okresie. Centra danych muszą dostrzegać znaczenie dostarczania tych informacji, a firmy muszą ich wymagać … monitorowanie i sprawozdawczość w czasie rzeczywistym mają zasadnicze znaczenie dla zarządzania."
Ekspert ds. zrównoważonego rozwoju z regionu Azji i Pacyfiku ponownie podkreślił znaczenie transparentnej sprawozdawczości: „Przejrzyste sprawozdawczość może bardzo pomóc... na przykład w kompleksowych raportach dotyczących wpływu na środowisko, ocenie cyklu życia i studiach przypadków udanych wdrożeń. Istnieją narzędzia do obliczania potencjalnych korzyści i oszczędności kosztów zrównoważonych rozwiązań”.
Badanie jasno pokazuje, że większość centrów danych może skorzystać na zmianie tradycyjnych praktyk zarządzania danymi. Wiele organizacji zdaje sobie sprawę ze znaczenia zrównoważonego rozwoju, jednak zamiast podejścia holistycznego często podejmuje pojedyncze działania;
Jak na ironię, o ile co najmniej 92% respondentów zgodziło się, że wydłużenie cyklu życia urządzeń pamięci masowej oraz infrastruktury znacząco wpływa na zrównoważony rozwój centrum danych, to tylko około 20,5% wskazało trwałość i cykl życia jako główne czynniki brane pod uwagę przy decyzjach zakupowych.
Podkreślając krótkoterminowy charakter takich decyzji, ekspert ds . centrum danych z Niemiec zauważył: „Niestety, wielu konsumentów często wybiera najtańszą opcję, nie biorąc pod uwagę długoterminowych konsekwencji. Kupują tańszy produkt tylko po to, aby stwierdzić, że zawodzi po dwóch lub trzech latach i konieczny jest nowy zakup. Ten cykl ciągłej wymiany urządzeń jest nie do utrzymania. Zbyt mało ludzi bierze to pod uwagę. Kupno nowych produktów oznacza, że zużywane jest więcej zasobów – więcej komponentów wydobywanych w miejscach takich jak Afryka, więcej procesów produkcyjnych i więcej siły roboczej. Ma to wpływ na cały ekosystem. Obecne podejście nie jest tak efektywne, jakbym tego oczekiwał”.
Wydłużenie cyklu życia rozwiązań i infrastruktury centrum danych znacząco zmniejsza ilość elektrośmieci i emisję dwutlenku węgla. Przez maksymalizację wykorzystania istniejącej infrastruktury, wydłużenie cyklu życia pomaga ograniczyć często niedostrzegane emisje występujące na wcześniejszym i późniejszym etapie operacji.
Wskazuje to na korzyści wynikające z uwzględnienia cyklu życia sprzętu w decyzjach zakupowych. Operatorzy centrów danych mogą ocenić cykl życia wszystkich komponentów – w tym zasilanie, przetwarzanie danych i gęstość pamięci masowej– aby lepiej zrozumieć ich wpływ na ogólną emisję dwutlenku węgla. Jeśli to możliwe, powinni oni wybierać sprzęt od dostawców z wbudowanymi programami gospodarki o obiegu zamkniętym.
Programy promujące obieg zamknięty mogą zapewnić znaczące korzyści w zakresie zrównoważonego rozwoju. Zapewniają, że takie rozwiązania jak dyski twarde są odnawiane, wykorzystywane do innych celów lub poddawane recyklingowi w sposób przyjazny dla środowiska. Wdrażając zasady obiegu zamkniętego, centra danych mogą zredukować elektrośmieci i zapotrzebowanie na nowe surowce, jednocześnie minimalizując wpływ na środowisko związany z utylizacją starych urządzeń.
To holistyczne podejście nie tylko przyczynia się do osiągnięcia celów związanych ze zrównoważonym rozwojem, lecz także promuje efektywne wykorzystanie zasobów.
Kolejną luką zidentyfikowaną w ankiecie był wpływ względów środowiskowych na decyzje zakupowe;
Świadomość roli emisji dwutlenku węgla w sprzęcie i infrastrukturze (Zakres 3) może pomóc centrom danych w znalezieniu możliwości zmniejszenia ogólnego śladu węglowego wykraczającego poza emisje operacyjne (Zakres 1 i Zakres 2). Wbudowany dwutlenek węgla odnosi się do ilości emisji gazów cieplarnianych związanych z wydobyciem, produkcją, transportem, listą materiałów, wytwarzaniem, pakowaniem i dystrybucją w cyklu życia produktu. Producenci pamięci masowej i infrastruktury, a także inni dostawcy produktów do centrów danych powinni dostarczać informacje na temat zawartości dwutlenku węgla w swoich produktach.
Poniższa tabela porównuje zawartość dwutlenku węgla w dyskach półprzewodnikowych (SSD), dyskach twardych i pamięciach taśmowych, ukazując wpływ wyboru nośników pamięci na całkowitą emisję zanieczyszczeń w centrum danych . Firma Seagate Technology przeanalizowała różne pojemności, wzorce użytkowania i cykle życia w pięcioletnim okresie, mierząc poziom dwutlenku węgla na urządzenie i na terabajt (TB) w skali rocznej;
Nośnik pamięci masowej | Zawartość węgla wg produktu (kg CO ₂ )2). | Wbudowana emisja dwutlenku węgla na (CO ₂ /TB)2/TB) | Poziom emisji dwutlenku węgla na TB na rok (CO2/TB/rok) |
---|---|---|---|
Dysk SSD2 | 4,915 | 160 | 32 |
Dysk twardy3 | 29,7 | < | < |
LTO (taśma) 4 | 48 | 2.66 | < |
Niniejsza analiza demonstruje znaczenie wyboru odpowiedniej kombinacji nośników pamięci masowej zarówno pod względem całkowitego kosztu posiadania, jak i zrównoważonego rozwoju
Seagate przeprowadziła analizę w oparciu o następujące produkty;
Najważniejsze informacje:
Dyski SSD charakteryzują się najwyższą zawartością dwutlenku węgla, ogółem i na TB, co sprawia, że są najbardziej wysokowęglowym rozwiązaniem spośród trzech nośników pamięci masowej .
Dyski twarde wykazują najmniejszy ślad węglowy, zarówno w ujęciu całkowitym, jak i na terabajt, oferując najbardziej efektywne pod względem emisji dwutlenku węgla rozwiązanie pamięci masowej.
Taśmy LTO wykazują umiarkowany poziom emisji dwutlenku węgla, lecz roczny wpływ tej technologii jest wyższy niż dla dysków twardych.
Niniejsza analiza demonstruje znaczenie wyboru odpowiedniej kombinacji nośników pamięci masowej zarówno pod względem całkowitego kosztu posiadania, jak i zrównoważonego rozwoju.
Badanie wykazało, że dążąc do poprawy zrównoważonego rozwoju w centrum danych przedsiębiorstwa realizują dwie kluczowe strategie:
Integracja odnawialnych źródeł energii w infrastrukturze danych może znacznie zmniejszyć zależność od paliw kopalnych, zmniejszając w ten sposób ślad węglowy. Wiąże się to jednak również z kilkoma wyzwaniami. Początkowy koszt infrastruktury, takiej jak panele słoneczne i turbiny wiatrowe, może być niewspółmiernie wysoki;
Dodatkowo problemem jest nieciągły charakter odnawialnych źródeł energii, ponieważ wytwarzanie energii słonecznej i wiatrowej może być nieprzewidywalne i zależne od warunków pogodowych. Wymaga to niezawodnych rozwiązań do magazynowania energii, które mogą zapewnić stałe zasilanie, co jeszcze bardziej zwiększa koszty. Co więcej, integracja energii ze źródeł odnawialnych z systemami stosowanymi już w centrum danych może wymagać złożonych modyfikacji i modernizacji, co sprawia, że zmiany te bywają czasochłonne. Bariery regulacyjne i logistyczne zwiększają złożoność procesu integracji, ponieważ przepisy i wymogi różnią się w zależności od regionu;
Oprócz inwestowania w odnawialne źródła energii, centra danych mogą zmniejszać zużycie energii zarówno na poziomie sprzętu i infrastruktury. Obniżenie zużycia energii nie tylko obniża koszty operacyjne, lecz także zwiększa skuteczność działań w zakresie energii odnawialnej poprzez zmniejszenie ogólnego popytu;
Na podstawie przeprowadzonej przez Seagate analizy zużycia energii w trzech typach nośników pamięci masowej, pod kątem wzorców i okresu użytkowania oraz okresu eksploatacji urządzenia w ciągu pięciu lat, poniższa tabela porównuje;
Nośnik pamięci masowej | Pobór mocy w czasie pracy (waty) | Waty/TB |
---|---|---|
SSD | 20 | 0,5 |
Dysk twardy | 9,6 | 0,32 |
LTO | 37 | 1,1 |
Badanie wykazało również, że wiele centrów danych nie wykorzystuje w wystarczającym stopniu rozwiązań bazujących na infrastrukturze w celu zmniejszenia emisji.
Rozwiązania bazujące na infrastrukturze mogą odegrać kluczową rolę w poprawie zrównoważonego charakteru centrów danych, rozwiązując problemy związane ze zużyciem energii, emisją dwutlenku węgla i ogólnym wpływem na środowisko;
Wymierny postęp w zakresie zrównoważonego rozwoju można osiągnąć korzystając tak z doraźnych, jak i długoterminowych strategii;
W krótkoterminowej i średnioterminowej perspektywie potrzebne jest bardziej holistyczne podejście obejmujące wydłużenie cyklu życia sprzętu, optymalizację wydajności energetycznej oraz wdrażanie programów obiegu zamkniętego;
Długoterminowe rozwiązania wymagają współpracy całej branży w ramach łańcucha dostaw, zachęt finansowych oraz innowacji opartych na sztucznej inteligencji, które mogą doprowadzić do zmniejszania wpływu centrów danych na środowisko;
Centra danych powinny realizować holistyczną strategię, która wykracza poza wykorzystanie odnawialnych źródeł energii. O ile integracja energii ze źródeł odnawialnych jest podstawowym krokiem (choć może być trudna pod względem kosztów), to sama w sobie nie wystarcza, aby stawić czoła wieloaspektowym wyzwaniom związanym ze zrównoważonym rozwojem.
Po pierwsze, centra danych mogą odnieść korzyści z wdrożenia regularnej oceny i monitorowania cyklu życia wszystkich komponentów, w tym serwerów, urządzeń pamięci masowej i sprzętu sieciowego. Zrozumienie pełnego cyklu życia każdego komponentu centrum danych pozwala ustalić możliwości rozszerzenia zakresu jego wykorzystania i zmniejszenia wpływu na środowisko. Kluczowe znaczenie ma wydłużenie cyklu życia urządzeń pamięci masowej przy pomocy regularnej konserwacji, modernizacji i regeneracji. Takie podejście zmniejsza ilość elektrośmieci, minimalizuje zapotrzebowanie na nowe surowce i zmniejsza ilość energochłonnych procesów do produkcji nowego sprzętu. W ramach polityki zakupowej priorytetem powinny być trwałe, wysokiej jakości komponenty o dłuższej żywotności, co spowoduje, że zrównoważony rozwój będzie kluczowym kryterium przy podejmowaniu decyzji o zakupie.
Po drugie, zmniejszenie zużycia energii może być kluczowym elementem działań na rzecz zrównoważonego rozwoju. Centra danych mogą inwestować w energooszczędne technologie, takie jak systemy chłodzenia cieczą/zanurzeniem oraz HVAC, które są bardziej wydajne pod względem rozpraszania ciepła. Systemy te mogą znacznie obniżyć zużycie energii w porównaniu z tradycyjnymi metodami chłodzenia, co prowadzi do zmniejszenia kosztów operacyjnych i emisji dwutlenku węgla. Integracja odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa, w działanie centrum danych może jeszcze bardziej zmniejszyć zależność od paliw kopalnych i obniżyć ogólny ślad węglowy. Optymalizacja zarządzania energią – na przykład, poprzez wdrażanie systemów monitorowania i dostrajania zużycia energii opartych na sztucznej inteligencji – może również przyczynić się do bardziej wydajnego i zrównoważonego działania.
Po trzecie, centra danych powinny traktować priorytetowo zamówienia na innowacyjne, kosztowo-efektywne rozwiązania promujące zrównoważony rozwój. (Aby zapoznać się z urządzeniami pamięci masowej, które pomagają zmniejszyć ślad węglowy, zob. ramkę poniżej).
Wreszcie cenne może być wdrożenie programu obiegu zamkniętego w zakresie utylizacji komponentów centrum danych. Taki program może zagwarantować, że komponenty będą odnawiane, wykorzystywane do innych celów lub w odpowiedzialny sposób poddawany recyklingowi. Opracowanie procesów odzyskiwania cennych materiałów z urządzeń wycofanych z eksploatacji może zmniejszyć zapotrzebowanie na nowe surowce i zminimalizować wpływ ich utylizacji na środowisko. Minimalizacja ilości elektrośmieci przez ponowne wykorzystanie i zmianę przeznaczenia nie tylko wspiera cele związane ze zrównoważonym rozwojem, lecz także promuje efektywne wykorzystanie zasobów.
Skupiając się na tych obszarach, centra danych mogą znacząco zwiększyć swoje wysiłki na rzecz zrównoważonego rozwoju i robić postępy w kierunku zmniejszenia ogólnego wpływu na środowisko.
Dyski twarde to najbardziej ekologiczne nośniki pamięci masowej. 7 Chociaż dyski twarde przyczyniają się w stosunkowo niewielkim stopniu do ogólnego obciążenia środowiskowego centrów danych, innowacje w technologii zapisu na dyskach twardych mogą pomóc zarówno zoptymalizować całkowity koszt posiadania w centrów danych, jak i poprawić zrównoważony rozwój.
Dzięki bezkonkurencyjnej ekonomii skali, innowacje w zakresie gęstości powierzchniowej stały się kluczowe zarówno dla sztucznej inteligencji, jak i zrównoważonych centrów danych.
Gęstość powierzchniowa, czyli miara danych przechowywanych w przeliczeniu na jednostkę powierzchni na dowolnym nośniku, jest mierzona w dysku twardym pojemnością danych pojedynczego dysku. Innowacje w zakresie gęstości powierzchniowej bezpośrednio wpływają na wydajność pamięci masowej w ramach ograniczonej przestrzeni fizycznej i umożliwiają firmom zwiększenie pojemności pamięci masowej danych na tej samej przestrzeni przy użyciu mniejszej ilości materiałów, zużywając mniej energii i skutecznie zmniejszając emisję dwutlenku węgla na jednostkę przechowywania danych.
Innowacja ta rozwiązuje bezpośrednio kilka problemów związanych ze zrównoważonym rozwojem, które wskazano w ankiecie. Przez zwiększenie pojemności pamięci masowej bez konieczności korzystania z dodatkowej przestrzeni fizycznej, wyższa gęstość powierzchniowa pomaga przezwyciężyć ograniczenia przestrzeni w centrach danych, barierę przytaczaną przez 45,5% respondentów. Osiągnięta w ten sposób redukcja zużycia energii idzie w parze z wysiłkami na rzecz oszczędności energii i emisji dwutlenku węgla, co jest głównym problem dla około 53,5% respondentów.
W centrach danych obsługujących duże obciążenia robocze zastąpienie starszych urządzeń pamięci masowej dyskami HAMR (zapisu magnetycznego wspomaganego termicznie) nowej generacji może prowadzić do zmniejszenia całkowitego zużycia energii. W większej skali te ulepszenia przekładają się na znaczące zmniejszenie bezwzględnego zużycia energii oraz operacyjnego śladu węglowego, nawet przy zwiększającej się infrastrukturze pamięci masowej .
Na poziomie globalnym ten efekt rozszerza się na całą sferę danych. Przejście na dyski o większej gęstości powierzchniowej oznacza, że pomimo przewidywanego 167% wzrostu całkowitego popytu na pamięć masową w chmurze do 20288 roku, udział całkowitej energii zużywanej przez dyski twarde w centrach danych na całym świecie może spaść z 8% do 3%. Oznacza to zmniejszenie całkowitego zużycia energii w infrastrukturze pamięci masowej o 62%.
Stanowi to zasadniczą zmianę: pamięć masowa staje się nie tylko wydajniejsza, lecz także bezpośrednio umożliwia zmniejszenie netto całkowitego zużycia energii oraz emisji dwutlenku węgla w centrach danych na całym świecie, nawet przy zwiększaniu ich retencji. To wspaniała wiadomość dla całkowitego kosztu posiadania w centrach danych oraz zrównoważonego rozwoju.
Na te wielkoskalowe korzyści nakłada się poprawa wydajności na poziomie urządzenia. Na podstawie przeprowadzonej przez Seagate analizy zużycia energii w różnych typach nośników pamięci masowej, dyski twarde stanowią najbardziej energoefektywną, wysokopojemną opcję pamięci masowej. Czynniki efektywności energetycznej na poziomie dysku – w tym moc operacyjna wyrażona w watach (całkowita moc zużywana podczas aktywnego odczytu lub zapisu danych) oraz efektywność w watach na TB – pokazują, że pojemności o większej gęstości zmniejszają zużycie energii na jednostkę przechowywanych danych.
Wprowadzając rozwiązania pamięci masowej o większej gęstości powierzchniowej, centra danych mogą zwiększać pojemność bez potrzeby wykorzystania dodatkowego miejsca, zmniejszając całkowite zużycie energii i emisję dwutlenku węgla, zaspokajając jednocześnie rosnące potrzeby sztucznej inteligencji i ekspansji chmury.
Wpływ zwiększonej gęstości powierzchniowej na wielkoskalową pamięć masową jest znaczący. Wyższa gęstość powierzchniowa pozwala znacznie zwiększyć możliwości centrów danych bez zwiększania ilości zajmowanego miejsca. Mogą one osiągać cele zrównoważonego rozwoju, minimalizując zużycie przestrzeni, energii i zasobów naturalnych.
Wyobraź sobie 10-dyskowy napęd twardy, w którym każdy dysk (znany również jako talerz) przechowuje 3 TB danych. Całkowita pojemność napędu wynosi 30 TB. Każdy dysk twardy w centrum danych zostaje zmodernizowany z 10 TB do 30 TB, co jest w dzisiejszych czasach realistycznym scenariuszem aktualizacji dyskowej. Tak znaczący wzrost gęstości powierzchniowej umożliwia:
Korzyści te podlegają zwielokrotnieniu w przypadku dysków twardych z technologią HAMR o pojemności do 40 TB lub 50 TB;
W dłuższej perspektywie firmy powinny zacząć korzystać w swoich działaniach ze sztucznej inteligencji w celu ograniczenia emisji dwutlenku węgla, aby zademonstrować wpływ technologii na zrównoważony rozwój. Badanie wykazało, że 55,5% respondentów uważa, że sztuczna inteligencja może zoptymalizować operacje przechowywania danych w celu zwiększenia zrównoważonego rozwoju. Chociaż sztuczna inteligencja oferuje znaczny potencjał w zakresie zrównoważonego rozwoju, należy pamiętać, że jeśli czynnik efektywności zostanie w niej pominięty, to może ona również zwiększać zużycie energii i emisję gazów cieplarnianych;
Optymalizacja wydajności ma kluczowe znaczenie dla zachowania równowagi miedzy potencjałem sztucznej inteligencji i celami związanymi ze zrównoważonym rozwojem. Koncentrując się na energooszczędnym planowaniu zasobów, zoptymalizowanym treningu i zarządzaniu cyklem życia, można połączyć innowacje w zakresie sztucznej inteligencji z praktyką zrównoważonego rozwoju, co zagwarantuje, że korzyści z nowej technologii nie są osiągane kosztem środowiska.
Częścią długoterminowego planowania zrównoważonego rozwoju jest praca nad zmianą oczekiwań i kultury wykorzystania. O wiele łatwiej jest zyskać akceptację kierownictwa, gdy środki zapewniające zrównoważony rozwój umożliwiają osiągnięcie większej wydajności i odwrotnie. Specjaliści z centrów danych na całym świecie wskazali trzy główne czynniki motywujące, które mogą zachęcić liderów biznesu do zrównoważonego podejścia do skalowania operacji i infrastruktury pamięci masowej.
Ekspert ze Stanów Zjednoczonych tak omówił korzyści finansowe: „Firmy mogą nie chcieć wydatkować dużych nakładów finansowych (wysokich sum pieniędzy) na panele fotowoltaiczne, chociaż chciałyby je mieć. Nie mogą jednak, ponieważ ich akcjonariusze nigdy by się na to nie zdecydowali. Gdyby było to na poziomie zerowym netto dla wszystkich,, to byłoby to oczywiste. Z punktu widzenia rządu federalnego, dostałem 30% ulgę podatkową na mój panel fotowoltaiczny; wciąż dużo kosztował, ale uzyskałem 30% ulgę podatkową, która trochę zrekompensowała ten koszt”.
Eksperci podkreślili znaczenie zachęt finansowych, takich jak ulgi podatkowe i dotacje od rządów lub regionalnych bloków handlowych, takich jak ASEAN i Unia Europejska.
Na przykład, niemieckie normy KfW 45 określają docelowe poziomy zużycia energii w budynkach, przy czym niższe wartości wskazują na wyższą efektywność środowiskową. Spełnienie tych standardów kwalifikuje przedsiębiorstwa do ulg podatkowych i premii rządowych, zachęcając do działań, które prowadzą do bardziej zrównoważonych wyników.
Współpraca zapewnia przedsiębiorstwom dodatkowe możliwości redukcji emisji. Specjaliści ds. centrów danych widzą wartość współpracy z rządami (około 22%) i innymi agencjami (ponad 15%) w celu opracowania bardziej zrównoważonej infrastruktury pamięci masowej danych.
Centra danych mogą współpracować z partnerami z branży w celu opracowywania ustandaryzowanych narzędzi i procedur służących do oceny wpływu przechowywania danych na środowisko. Taka współpraca może pomóc w ustaleniu wzorców i najlepszych praktyk dla całej branży, umożliwiając firmom skuteczniejszą ocenę wydajności i identyfikację obszarów wymagających poprawy.
Wyniki tego badania podkreślają rolę współpracy całej branży we wspieraniu zrównoważonej sfery danych.
Dzięki współpracy centra danych, dostawcy technologii, dostawcy komponentów i organy regulacyjne mogą opracowywać i wdrażać innowacyjne rozwiązania, które zmniejszają zużycie energii, minimalizują emisję dwutlenku węgla i promują wydajne wykorzystanie zasobów. Obejmuje to wdrażanie zaawansowanych rozwiązań w zakresie chłodzenia, integrację odnawialnych źródeł energii, wydłużanie cyklu życia urządzeń pamięci masowej, wybór dostawców na podstawie ich zobowiązań w zakresie zrównoważonego rozwoju oraz wdrażanie programów obiegu zamkniętego w zakresie odpowiedzialnej utylizacji komponentów. Innowacje wprowadzane przez dostawców mogą odegrać kluczową rolę w torowaniu drogi do bardziej zrównoważonych i wydajnych centrów danych.
Przejrzysta sprawozdawczość i monitorowanie wpływu na środowisko w czasie rzeczywistym to również narzędzia, które mogą dostarczyć informacji na temat zarządzania zrównoważonym rozwojem w centrach danych. Kompleksowe raporty oddziaływania na środowisko, oceny cyklu życia i studia przypadków skutecznych interwencji w zakresie zrównoważonego rozwoju mogą służyć wypracowaniu poczucia wspólnej odpowiedzialności i stałemu doskonaleniu całego łańcucha dostaw. Zachęty finansowe, ulgi podatkowe i oficjalne ekologiczne certyfikaty mogą jeszcze bardziej zachęcić centra danych do stosowania bardziej zrównoważonych praktyk.
Niniejszy raport dostarcza informacji na temat trendów i strategii w zakresie zrównoważonego rozwoju w branży centrum danych . Dzięki kompleksowemu podejściu do zrównoważonego rozwoju i zaangażowaniu interesariuszy z branży, firmy są w stanie osiągnąć równowagę między rosnącymi wymaganiami w zakresie sztucznej inteligencji i operacji w centrum danych a kwestiami środowiskowymi.
Współpraca i innowacje w centrach danych mogą pomóc stworzyć skalowalną, efektywną i zrównoważoną sferę danych.