Spotřeba obřích datacenter roste a poroste i nadále. Z energetického hlediska to ale není tak špatná zpráva, jak by se na první pohled mohlo zdát. Výpočetní centra by mělo být totiž možné poměrně jednoduše a levně využít také k vyrovnávání poptávky a nabídky po elektřině.
S tím, jak se náš svět digitalizuje, je stále těžší si uvědomit, jaký vliv to má na náš život ve fyzickém světě. Je například velmi snadné zapomenout, že internet se neskládá z jedniček a nul poletujících někde „v povětří“. Jeho základy tvoří opravdu rozsáhlá a velmi bytelná infrastruktura.
Kostrou, po které cestuje většina dat na světě, je více než milion kilometrů podmořských, podzemních a dalších kabelů (které zhruba ze dvou třetin patří velkým technologickým společnostem). Cloudy nejsou, jak by se mohlo zdát z názvu, éterické „mraky“, ale dlouhé řady serverů v datových centrech po celém světě. A celá tato analogová infrastruktura má hmatatelný dopad na životní prostředí.
Datová centra spotřebovávají podle dnešních analýz zhruba 10—50× více energie na jednotku podlahové plochy než běžné komerční kancelářské budovy (řada společností jako Google podrobnosti tají, takže tento údaj je do jisté míry nepřesný). Podle amerických federálních úřadů představují datová centra dohromady asi 2 % spotřeby energie celých Spojených států. To je zhruba přibližně 70 TWh, tedy téměř přesně loňská roční brutto spotřeba celého Česka.
S tím, jak roste využívání informačních technologií, poroste téměř určitě také spotřeba energie datových center a serverů, uvádí americká vládní agentura ve svém přehledu stavu odvětví. Růst našich výpočetních požadavků je rychlejší než (jakkoliv značný) pokrok v oblasti snižování spotřeby datových center. První generace velkých datacenter spotřebovávala i 40 % energie na chlazení počítačového vybavení – to znamená, že chlazení vlastně spotřebovávalo téměř stejně energie jako provoz samotných počítačů. Všechny velké společnosti ovšem postupně začaly zavádět různá opatření, která měla spotřebu snížit.
Fyzika je neúprosná, a tak se šlo i do zdánlivých detailů. Google změnil svůj dress-code a dovolil technikům chodit do práce v krátkých rukávech a šortkách – a i díky tomu si mohl dovolit zvýšit teplotu v centrech o několik stupňů, a ušetřit několik procent na elektřině. Důležitější byly ovšem technologické změny.
Začalo se například používat tzv. volné chlazení (i v češtině se často používá anglický výraz free-air cooling), při kterém se k chlazení využívá nižší teploty vnějšího vzduchu. Energetická úspora je dána tím, že se v takovém systému nepoužívají kompresory, ale vzduch volně proudí přes výměník s chladicí kapalinou ohřátou od počítačů a odvádí přebytečné teplo pryč. Tento postup je samozřejmě podstatně úspornější. Podle zkušeností společnosti Microsoft umožňuje snížit náklady na chlazení na 10 až 30 % z celkových provozních nákladů – rozptyl je daný z velké části tím, v jakém podnebí provoz stojí.
POČÍTÁNÍ ZA LEVNO
Ale ani to nestačí, a tak se stále hledají další způsoby, jak spotřebu snížit. Jednou z cest je také „informační baterie“. Tento chytlavý název byl zřejmě poprvé použit v odborné práci dvou informačních vědců z Kalifornské univerzity. Na první pohled může koncept znít složitě – jak ale uvidíme, tak složité to není.
Nejprve tedy vysvětlení autorů: „Informační baterie jsou navrženy tak, aby fungovaly se stávajícími datovými centry,“ píší Jennifer Switzerová a Barath Raghavan ve svém článku. „Určitý, velmi omezený výpočetní výkon je vyhrazen pro správce IB (informační baterie), který řídí plánování výpočetních úloh v reálném čase i předvýpočtů. Pro předběžné výpočty je určen klastr serverů nebo virtuálních počítačů. Mezipaměť IB uchovávající výsledky těchto předem provedených výpočtů je uchovávána lokálně pro rychlé načtení. Nepotřebuje tedy žádnou další infrastrukturu.“
Z původního popisu to tak možná nevypadá, ovšem myšlenka je v podstatě velmi jednoduchá: jde o rozložení spotřeby do doby nižší spotřeby. Informační baterie by prováděly určité výpočty předem, když je energie levná, například když svítí slunce nebo fouká vítr, a výsledky by ukládaly na později.
Každou úlohu takto na později odložit nelze. V řadě případů jen však naopak možné buď budoucí zátěž předvídat s přiměřenou přesností, nebo prostě na čase zpracování nezáleží. Například streamovací společnosti jako Netflix potřebují převádět velké objemy videa do různých formátů proto, aby je optimalizovaly pro různá zařízení. To není nutné dělat okamžitě po vyžádání zákazníka. Ani při trénování algoritmů strojového učení nezáleží na konkrétní hodině, autoři mohou zařadit tréninková data do fronty a nechat správce datacentra rozhodnout, kdy se trénink spustí.
NENÍ TO TĚŽKÉ
Přitažlivost tohoto konceptu spočívá v jeho praktické jednoduchosti. Nevyžaduje žádnou další infrastrukturu ani specializovaný hardware. Podle simulace autorů by umožnil datovým centrům nahradit 10—30 % jejich současné spotřeby energie přebytky z obnovitelných zdrojů, které by dnes jinak nejspíše přišly nazmar (v budoucnosti by se snad mohly případně ukládat do velkých síťových úložišť, pokud jejich cena bude opravdu klesat, jak slibují předpovědi).
Jde tedy v podstatě o jednoduchý systém časového řízení spotřeby elektřiny, podobně jako u nás tak populární dálkové spínání spotřebičů v nízkém tarifu. Ostatně společnost Google řídí do jisté míry spotřebu svých datacenter podle výše výroby z obnovitelných zdrojů (společnost se zavázala snižovat svou uhlíkovou stopu).
Podrobností je k dispozici minimum, ale je celkem jasné, že takový systém není až tak těžké zavést a používat. V podstatě jde pouze o další příklad řízení spotřeby. A tenhle by mohl být úspěšný, protože přímo neomezuje koncové zákazníky. Autoři termínu informační baterie tedy do určité míry objevují Ameriku. To ale na druhou stranu znamená, že tento marketingově chytlavý termín lze snadno uvést do praxe.
Jeho výhodou je také to, že neomezuje přímo konečné odběratele, ale společnosti se značným technologickým know-how. Pro ně bude zvládnutí problémů spojených s přechodem k novému systému podstatně jednodušší než pro domácnosti či malé podnikatele.
Krok by navíc mohl být pro uživatele výhodný. Skladování energie spoléhá primárně na fyzickou infrastrukturu: lithium-iontové, průtokové či třeba gravitační baterie. Informační baterie ale mají tu výhodu, že mohou zaujmout Silicon Valley a technologicky zaměřené andělské investory.