Impacto medioambiental de la informática y el futuro de la informática ecológica – ScienceDaily

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Cuando piensa en su huella de carbono, ¿qué le viene a la mente? Probablemente conduciendo y volando. Tal vez el consumo de energía en el hogar o esas entregas diarias de Amazon. Pero, ¿qué hay de ver Netflix o tener reuniones de Zoom? ¿Alguna vez ha pensado en la huella de carbono de los chips de silicio dentro de su teléfono, reloj inteligente o los innumerables otros dispositivos dentro de su hogar?

Cada aspecto de la informática moderna, desde el chip más pequeño hasta el centro de datos más grande, tiene un precio de carbono. Durante la mayor parte de un siglo, la industria de la tecnología y el campo de la informática en su conjunto se han centrado en la construcción de dispositivos más pequeños, más rápidos y más potentes, pero pocos han considerado su impacto ambiental general.

Los investigadores de Harvard, la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS) están tratando de cambiar eso.

«Durante la próxima década, la demanda, el número y los tipos de dispositivos solo crecerán», dijo Udit Gupta, estudiante de doctorado en Ciencias de la Computación en SEAS. «Queremos saber qué impacto tendrá en el medio ambiente y cómo nosotros, como campo, deberíamos pensar en cómo adoptar prácticas más sostenibles».

Gupta, junto con Gu-Yeon Wei, Robert and Suzanne Case Professor de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, y David Brooks, el Profesor de Computación de la Familia Haley, presentarán un artículo sobre la huella ambiental de la computación en el IEEE International Symposium on Computer. Arquitectura de alto rendimiento el 3 de marzo de 2021.

La investigación de SEAS es parte de una colaboración con Facebook, de la cual Gupta es pasante, y la Universidad Estatal de Arizona.

El equipo no solo exploró todos los aspectos de la computación, desde la arquitectura del chip hasta el diseño del centro de datos, sino que también trazó un mapa de la vida útil completa de un dispositivo, desde la fabricación hasta el reciclaje, para identificar las etapas donde ocurre la mayor parte del tiempo, parte de las emisiones.

El equipo descubrió que la mayoría de las emisiones relacionadas con los equipos móviles y de centros de datos modernos provienen de la infraestructura de fabricación y hardware.

«Gran parte de la atención se ha centrado en cómo reducir la cantidad de energía utilizada por las computadoras, pero hemos descubierto que también es muy importante pensar en las emisiones de simplemente construir estos procesadores», dijo Brooks. «Si la fabricación es realmente importante para las emisiones, ¿podemos diseñar mejores procesadores? ¿Podemos reducir la complejidad de nuestros dispositivos para que las emisiones de producción sean menores?»

Tomemos el diseño del chip, por ejemplo.

Los chips actuales están optimizados para el tamaño, el rendimiento y la duración de la batería. El chip típico tiene unos 100 milímetros cuadrados de silicio y alberga miles de millones de transistores. Pero en un momento dado, solo se utiliza una parte de ese silicio. De hecho, si todos los transistores estuvieran encendidos al mismo tiempo, el dispositivo agotaría la vida útil de la batería y se sobrecalentaría. Este llamado silicio oscuro mejora el rendimiento de un dispositivo y la duración de la batería, pero es extremadamente ineficiente si se considera la huella de carbono que entraña la fabricación del chip.

«Tienes que preguntarte cuál es el impacto de carbono de ese desempeño adicional», dijo Wei. «El silicio oscuro ofrece un impulso en términos de eficiencia energética, pero ¿cuál es el costo en términos de fabricación? ¿Hay alguna manera de diseñar un chip más pequeño e inteligente que utilice todo el silicio disponible? Este es un problema realmente intrincado., Interesante y emocionante «.

Los mismos problemas que enfrentan los centros de datos. Hoy en día, los centros de datos, algunos de los cuales abarcan muchos millones de pies cuadrados, representan el 1% del consumo de energía global, un número que se espera que crezca.

A medida que la computación en la nube continúa creciendo, las decisiones sobre dónde ejecutar las aplicaciones, en un dispositivo o en un centro de datos, se toman en función del rendimiento y la duración de la batería, no de la huella de carbono.

«Tenemos que preguntarnos qué es más ecológico, ejecutar aplicaciones en el dispositivo o en un centro de datos», dijo Gupta. Estas decisiones deben optimizar las emisiones globales de carbono teniendo en cuenta las características de la aplicación, la eficiencia de cada dispositivo de hardware y las diferentes redes eléctricas a lo largo del día ”.

Los investigadores también están desafiando a la industria a examinar los productos químicos utilizados en la fabricación.

Agregar impacto ambiental a los parámetros de diseño computacional requiere un gran cambio cultural en todos los niveles del campo, desde estudiantes universitarios de informática hasta directores ejecutivos.

Con ese fin, Brooks se asoció con Embedded EthiCS, un programa de Harvard que incorpora filósofos directamente en cursos de informática para enseñar a los estudiantes cómo pensar en las implicaciones éticas y sociales de su trabajo. Brooks incluirá un módulo EthiCS integrado sobre sostenibilidad computacional en COMPSCI 146: Arquitectura de computadora esta primavera.

Los investigadores también esperan colaborar con la Facultad de Ciencias e Ingeniería Ambientales de SEAS y el Centro para el Medio Ambiente de la Universidad de Harvard para explorar cómo implementar cambios en las políticas.

«El objetivo de este documento es crear conciencia sobre la huella de carbono asociada con el procesamiento y desafiar al campo a agregar la huella de carbono a la lista de métricas que consideramos al diseñar nuevos procesos, nuevos sistemas de información, nuevo hardware y nuevas formas de uso. Necesito que esto sea un enfoque principal en el desarrollo de la informática en general ”, dijo Wei.

El documento fue coescrito con Sylvia Lee, Jordan Tse, Hsien-Hsin S. Lee y Carole-Jean Wu de Facebook y Young Geun Kim de la Universidad Estatal de Arizona.

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