什么是绿色计算?
2022 年 4 月 19 日

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IBM Cloud Education IBM Cloud Education
了解绿色计算如何降低技术产品的设计、使用和处置过程中的能耗与碳排放。

绿色计算(也称为绿色 IT 或可持续 IT)是指以限制对环境有害影响的方式,设计、制造、使用和处置计算机、芯片、其他技术组件以及外围设备,包括减少制造商、数据中心和最终用户的碳排放与能耗。绿色计算还包括选择可持续来源的原材料、减少电子废弃物,以及通过使用可再生资源促进可持续发展。

绿色计算对环境产生积极影响的潜力不容小觑。信息和通信技术 (ICT) 行业占全球温室气体排放量的 1.8% 至3.9%。此外,数据中心的能耗占每年总能耗的 3%,在过去十年中增长了 100%。

根据美国计算机协会发布的报告(ibm.com 外部链接),“如果要及时减缓气候变化,以避免灾难性的环境破坏,就必须大幅降低计算乃至整个 ICT 行业的能源需求与碳排放量。”

现代信息技术的方方面面 – 从最小的芯片到最大的数据中心 – 都需要付出碳排放的代价,而绿色计算会设法减少这一代价。技术制造商在绿色计算中发挥着重要作用,而使用技术的企业、组织、政府和个人也是如此。绿色 IT 是多方面的,涉及各个层面的众多决策,既包括大型数据中心制定削减能耗的政策,也包括个人选择不使用屏幕保护程序。

制造商可以采取哪些措施

在产品到达消费者手中之前,有关绿色环保的决策早已开始。例如,产品设计和制造是减少技术对环境影响的主要领域。

能效更高的芯片(例如 IBM 和 Samsung 设计的可垂直堆叠的芯片IBM 2 纳米芯片)是提高计算可持续性的创新设计的例子。单个计算机芯片的能耗或许似乎可以忽略不计,但如果将其乘以成百上千万,就有可能大幅降低能耗。

此外,IBM 还确定了可减少能耗的系统,例如,异构结构将 CPU 和图形处理单元 (GPU) 等框架结合在一起,优化了功率与能效。

其中一个例子是一台名为 AiMOS(代表“人工智能多处理优化系统”)的计算机,它由 IBM、Empire State Development 和 NY CREATEs 合作开发。AiMOS 是能效最高的现有计算机之一,被用于开发更先进、更高效的计算芯片以及许多其他的举措。

当设计师采取措施来减少每款的运行能耗与发热时,计算的碳代价就会降低。例如,睡眠模式是设计师应用绿色计算概念来节约能源的最早例子之一。

材料的选择也至关重要。如果在设计中避免使用危险材料,这些材料日后就不会出现在垃圾填埋场。此外,减少制造设备和组件时产生的废弃物,也能减轻技术对环境造成的负担。绿色制造是一个与绿色技术相关的独立类别,能够对工厂自身的运营方式进行治理。

制造商可以采取的其他绿色计算措施包括:延长计算设备和组件的使用寿命以使其无需频繁更换,提高用户重复使用产品的能力,以及让设备在需要更换时具有可回收性,等等。

组织可以采取哪些措施

在提高 IT 可持续性方面,最大的进步可能来自企业、政府和其他大型组织。数据中心、服务器机房和数据存储区域在提高运行效率上存在很大的改进空间。

在这些区域,设置热通道和冷通道是迈向绿色计算的重要一步,因为这可以降低能耗并优化供暖、通风和制冷。设计用于控制温度和类似条件的自动系统与热通道和冷通道相结合,可以进一步降低排放量。通过减少能耗,最终也可以节省成本。

有一个非常简单的措施可以提高能效,那就是确保关闭不使用的设备。中央处理器 (CPU) 以及打印机等外围设备在不使用时应断电。安排专门的时间段来处理打印等特定任务,就能仅在需要时才使用外围设备。

采购部门也可以在绿色计算中发挥作用。选择经久耐用的设备,以及针对要执行的任务选择能耗最少的设备,都是减少 IT 碳足迹的方法。例如,平板电脑能耗低于笔记本电脑,而笔记本电脑能耗低于台式电脑。

您可以做什么

绿色计算并不仅仅适用于大型组织,您本人也可以在提高 IT 领域的可持续性方面发挥重要作用。当许多人选择使用休眠或睡眠模式等功能时,可以产生巨大的影响。

无论什么设备,采用电源管理功能和调整屏幕亮度都有助于降低能耗。减少能耗的其他方法包括在下班时关闭电脑,以及在不使用时关闭扬声器或打印机等外围设备。

为打印机墨盒加墨而不是购买新墨盒,可以减少浪费;购买翻新设备而不是购买新设备,可以减少对环境的影响。安全处置电子设备,可以提高可持续性并带来安全优势(ibm.com 外部链接)。

正如采购部门应该针对要执行的任务选择能效最高的设备一样,您也应该如此。如果平板电脑或笔记本电脑可以像台式电脑一样执行必要的任务,那么请选择能效更高的设备。Energy Star 评级为个人购买新设备提供了很好的指南。

绿色计算的发展历程

1992 年,美国国家环境保护局 (EPA) 在美国启动了 Energy Star 计划(ibm.com 外部链接),旨在推广和认可能效。该计划推动了睡眠模式功能在整个 IT 行业的采用,并且催生了许多其他倡议,促使行业加大力度实现绿色计算。Energy Star 认证产品必须符合某些运行标准,并具有非认证产品可能缺少的电源管理功能。

EPA 向全球电子理事会提供了一笔赠款,从而进一步推动了该计划的发展,由此产生了电子产品环境评估工具(ibm.com 外部链接)(EPEAT)。EPEAT 是一种产品注册表,适用于需要符合特定性能标准的产品,这些标准包括使用的材料、运输中的温室气体排放、产品使用寿命、能耗以及生命周期末期管理。

在绿色计算出现之前,IT 行业注重的往往是生产尺寸、速度更快的设备,而不是提高可持续性或减少排放量。本地物理服务器和硬件与传统计算相关联,而云计算则代表了采用更环保的方法、更加注重效率的转型之举。

目前已有多项举措通过制定与可持续发展相关的行业指标来提高绿色计算标准,同时还存在各种认证。Green500(ibm.com 外部链接)是 Top500 的子列表,列出了超级计算机及其应用领域。Green500 按能效对超级计算机进行排名。事务处理性能委员会 (TCP) 是一个非营利组织,负责制定事务处理行业的性能基准。SPECPower 也负责制定基准,但针对的是单节点和多节点服务器的功率和性能特征,目标是提高能效。

实施绿色计算所面临的挑战

也许推进绿色计算的最大障碍之一是缺乏关注。提到气候变化,很少有人会想到 IT 行业。除了普遍缺乏关注之外,IT 市场一直以来的发展方式就是优先开发尺寸更小、速度更快的组件和设备,而不是环保型组件和设备。

技术的发展和变化非常迅速,这给延长产品生命周期带来了挑战,也要求技术制造商确保每次迭代都能继续符合环保标准。从工厂、数据中心或公司办公室的传统设置转向绿色配置,往往需要大量的前期资本投入,这构成了额外的潜在障碍。

碎片化的数据和多变的需求导致各种 IT 最终用户难以作出决策。例如,速度和性能在大型数据中心的价值不同于对家庭用户的价值。

在计算设备生命周期的任何特定时间点,用户都必须权衡各种关注点。对于大型组织来说,就服务器而言,安全性可能比对环境的影响更受关注。对于大学生来说,设备尺寸更小、更加便携可能比能够完全回收更重要。

绿色计算和 IBM

绿色计算能够减少计算对环境的影响。但是,ICT 行业有机会做得更多,可以通过旨在降低功耗、改进水资源管理和采用虚拟化的各种计划和系统,将技术作为一种节能方式,用来造福环境。

无论您在组织内的绿色 IT 和可持续发展道路上处在什么位置,将确保应用程序只消耗必要的资源作为第一步都是切实可行的做法,能够直接对能耗产生显著影响。这可以大大减少数据中心和公有云中的浪费(成本和碳足迹)。

为了助力实现该目标,IBM Turbonomic Application Resource Management 等解决方案可以帮助您持续分析应用程序的资源利用率,以确保应用程序获得所需的资源,同时遵循业务策略。凭借对应用程序和基础架构堆栈的全面了解,您可以自动执行操作并防止混合云环境中出现资源拥塞,同时启动对可持续发展更广泛的投资。

IBM 致力于在整个业务生态系统中实现绿色 IT,包括绿色设计、运营以及技术的运用。该公司因可持续产品、能耗和环境方面的卓越表现而屡获嘉奖。IBM 于 1971 年颁布了第一个有关环境事务的公司政策,而保护环境至今仍是其全球运营中的关键问题。

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