冠状病毒封锁导致了一场大规模的减少在全球排放中,但有一个领域的能源使用量在大流行期间大幅上升:网络流量.
数据密集型流媒体视频,游戏而且转播画面对于商业,大学和学校的课程,是消耗能量.
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估计可以是出了名的困难并且依赖于电力来源,但6小时的流媒体视频可能相当于燃烧一升汽油,由于用于驱动的电力排放数据中心传送视频。
事实上,与全球IT行业相关的能源——从为互联网服务器供电到为智能手机充电——估计将占全球能源的一半相同的碳足迹随着航空工业的燃油排放(在飞机停飞之前)。
但澳大利亚在降低IT行业能源消耗的研究方面处于全球领先地位,这对于在不付出环境代价的情况下满足流媒体需求至关重要。
数据从何而来?
视频需要巨大的数据量,并且大约占80%的数据在互联网上传播。流媒体服务所需的大部分能源是由数据中心消耗的,它们将数据传输到你的计算机或设备上。这些服务器越来越多地被安置在巨大的工厂大小的建筑物中,存储、处理和分发互联网流量。
2015年的研究发现,数据中心的消耗可能高达到2030年占世界电力的13%美国的二氧化碳排放量约占全球的6%。还有欧盟委员会资助的Eureca项目发现与2014年相比,2017年欧盟国家的数据中心消耗的能源增加了25%。
想象一下,到今年年底,这些数字将会是什么样子。
满足摩尔定律的要求
信息技术的发展常常被认为是理所当然的。与拨号上网的旧时代相比,我们现在要求立即下载一部3小时的高清电影。我们希望手机能像专业人士一样拍摄视频。
这些都不是免费的。这也是不可持续的。每年在全球范围内进行的计算或信息传输的数量,增加60%2011年的研究显示。
所有这些计算都使用了“晶体管”。这些微型开关可以放大电信号,由硅基技术制成。
在过去的40年里,我们不断增长的计算需求在很大程度上被基于硅的计算技术的不断改进所满足——越来越小、越来越快、越来越高效的芯片。我们把硅元件的这种不断缩小称为“摩尔定律”。
例如,自20世纪70年代末以来,晶体管的长度每两年减少约30%,面积减少约50%。这将使每个晶体管开关所消耗的能量减少了约50%,这对环境更有利。
虽然每个晶体管只消耗很少的能量,但在一个典型的计算机芯片中有数十亿个晶体管,每个晶体管每秒切换数十亿次。这些累积起来就是巨大的能量。
我们需要更好的芯片
最近已经变得很多了困难(以及更多昂贵的)来追求这种趋势,而追求更小部件的公司数量正在迅速减少。
在全球范围内,2014年有四家公司制造了14纳米晶体管的芯片,但近年来他们一直在努力继续缩小硅晶体管的尺寸。年,环球铸造厂退出了这场竞争2018英特尔经历了巨大的损失问题采用10纳米工艺制造。目前只有两家公司(三星和台积电)生产7纳米晶体管。
所以,答案不是关掉Netflix。答案是创造更好的电脑芯片.
但是我们已经从硅中得到了我们能得到的一切,所以我们需要使用其他东西。如果我们想要计算机继续发展,我们需要新的、节能的计算机。
澳大利亚是低能耗解决方案的领导者
澳大利亚在这个取代传统电子产品的新领域处于世界领先地位。ARC未来低能耗电子技术卓越中心(舰队)成立于2017年,正是为了应对这一挑战。
去年,FLEET的科学家们在《自然》杂志上发表了一项研究揭示“拓扑”材料铋酸钠的发现可能是实现超低能量电子的关键。
这些所谓的拓扑绝缘体,导致了2016年诺贝尔物理学奖它们只沿其边缘导电,而且是单向导电,不会因电阻而损失能量。
这一发现是开发低能量替代传统硅基电子产品的第一步。
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澳大利亚的其他顶级研究中心正在应对这一挑战的不同方面。例如,一个中心正在努力减少无处不在的数字数据通信所使用的能量。另外两家公司采取了不同的策略,开发了一种全新的量子计算技术这将极大地提高某些困难计算任务的速度和效率。
其他国家同样专注于开发替代方案,以满足对更好更快的电子产品的不可持续需求,因为我们无法维持这些现有和未来技术所需的能源。
所有这些技术仍局限于专业实验室,可能至少还需要10年才能应用到日常设备中。但我们并不指望对计算的需求会消失,IT领域的能源问题只会变得更加紧迫。
