クラウドを超えた持続可能なコンピューティング

翻訳者 |トゥ・チェンイエ

工業情報化部が「2022年中国コンピューティングパワー大会」で明らかにしたところによると、7月末時点で全国で合計497の超大型・大型データセンターが稼働しているという。

同時に、データセンターの電力消費は無視できない重要な問題となってきています。大規模または超大規模データセンターでは、電源に加えて、冷却がエネルギー消費の大部分を占めます。

中国情報通信研究院通信技術研究所とIBMが1月5日に発表した「持続可能なコンピューティングブルーレポート（2022）」によると、温度制御と電源を合わせたエネルギー消費量は全体の50％を超え、温度制御システムが41％、電源システムが10％、IT機器自体が46％を占めている。

こうしたニーズに応えるため、「持続可能なコンピューティング」や「グリーンデータセンター」などの概念が登場しました。

10 年前、データのクラウド ストレージは環境の救世主と見なされていました。しかし、データフローの劇的な増加によりクラウドの二酸化炭素排出量が拡大しているため、よりエネルギー効率の高いコンピューティング方法を見つけることがこれまで以上に急務となっているようです。

昨年、世界の指導者のほとんどがCOP26（第26回国連気候変動会議）に集まり、新たな環境公約を掲げました。地球の気温上昇を1.5℃未満に抑えるという目標を掲げ、企業に対して積極的に役割を果たすよう求める圧力が高まっています。

25 年前にインターネット時代に入ったとき、ほとんどの人は環境へのメリットと、インターネットと電子メールが紙などの多くの物質資源を削減したことだけに注目していました。 10年後、クラウド ストレージは IT 界の新たな環境救世主となったようです。オンサイトサーバーと比較すると、企業のエネルギー消費量を削減し、温室効果ガスの排出を削減し、脱物質化を促進します。しかし、コンピューターやスマートフォン、クラウドデータを保存する巨大なデータセンターの製造、電力供給、冷却から排出される二酸化炭素が、それらのメリットさえも相殺してしまうことに私たちはすぐに気付きました。

今日、情報通信技術 (ICT) は炭素排出に大きく貢献しています。データセンターやクラウドコンピューティングを中心とするICTは、世界の電力消費量の4～6%を占めています。

1. クラウド：利益は出るが無駄も多い

組織は IT 運用の環境への影響を調査し、二酸化炭素排出量を削減する方法を模索しており、多くの場合、データをクラウドに移行して、デジタル アプリケーションとインフラストラクチャからの排出量を削減しています。しかし現実には、炭素排出量を完全に排除するのではなく、サプライチェーンに沿って炭素排出量をシフトするだけの場合、環境にどれほどの影響があるのでしょうか?

簡単な例を見てみましょう。標準的なビジネス文書を保存しているとします。ハードドライブに保存する場合、データの保存には 1 ギガバイトあたり 0.000005 kWh かかります。一方、クラウドに保存する場合、カーネギーメロン大学の調査によると、データの転送と保存にかかるエネルギーコストは1ギガバイトあたり約7キロワット時と結論付けられています。それは、クラウド データが実際のクラウドに保存されるのではなく、膨大な量のエネルギーを使用する何千ものハード ドライブ ラックが並ぶ巨大な建物に保存されるからです。世界中には何百万ものデータセンターがあり、そのうちのいくつかは 200 エーカー近くの土地を占めています。

データセンターにデータを送信するには、膨大なエネルギーが必要です。何マイルにも及ぶ光ファイバー ケーブルや、インターネット インフラストラクチャのその他の設備にはすべて電力が必要です。センターでは、データはハードドライブに複数回保存されます。これらすべてのディスクが継続的に動作することで大量の熱が発生するため、機器が過熱しないようにするにはエネルギーを大量に消費する空調が必要です。

ドキュメントをクラウドに保存すると、ドキュメントを制御する必要がなくなるため、非常に便利です。紛失の心配もなく、どこからでもアクセスできます。安全なバックアップにより安心感も得られますが、それにはどのようなコストがかかるのでしょうか?

業界の大手企業はすべて、新しいクラウド コンピューティングに多額の投資を行っています。たとえば、Microsoft は現在、プライベート Office クライアントがデータをハード ドライブに保存する可能性を変更しています。 Windows 11 Standard では、Microsoft 365 と連携し、すべてのデータが自動的にクラウドに保存されます。 Microsoft 365 の安価なバージョンでは、ハードドライブに保存するオプションすらありません。

そのため、マイクロソフトは 2030 年までにカーボン ニュートラルを達成するという高い成長目標を掲げているにもかかわらず、現在、クラウド ストレージを実際には必要としない多数の個人顧客を Azure クラウドに移行させることで、排出量を大幅に増加させています。その理由は理解しにくいものではありません。これらの新しい転送ユーザーの場合、クラウド ストレージは 6 か月、場合によっては 1 年間使用できる可能性があります。しかし、これは現在 1 人あたり 1TB あたり年間 59.99 ドルかかるサブスクリプション サービスであるため、長期的には大きな収益源となります。

一度顧客を獲得すれば、Microsoft にとってその顧客を維持するのは簡単です。すでにすべてのデータをクラウドに保存している場合は、データを保持するには Microsoft への接続を継続する必要があります。個人の Microsoft 顧客に送信される情報では、顧客は少なくとも月に 1 回は Azure クラウドに接続する必要があるとされています。そうしないと、接続速度が遅くなったり、ソフトウェアの不具合が発生するリスクがあります。

では、大規模なクラウド ストレージに代わる持続可能な代替手段はあるのでしょうか?もちろん。

2. 大規模IoTのための代替持続可能なソリューション

クラウド依存に代わる持続可能な代替手段を最近開発した企業の一つが、私が現在勤務している急成長中の研究開発スタートアップ企業 IoE です。しかし、IoE 企業は、ランダムな文書を保存する必要のある個人顧客をターゲットにしているわけではありません。スマートシティ、膨大なデータを生成する AI サービス、自律自動化の世界、大規模 IoT および IIoT システムといった新しい世界に向けたソリューションを提供します。

スマート シティの意味が、インフラストラクチャ ソリューションよりもばかげたアプリケーションを指すようになったため、IoE 企業はこの用語の使用をやめました。 IoE 企業は情報インフラストラクチャの開発について語っており、そのテクノロジー ソリューションは幅広く拡張可能です。これは、地域の信号システム、スマートホーム、またはさまざまな AI ソリューションを統合した都市全体として導入される可能性があります。

IoE 企業が行うことは、World Wide Web (WWW) から離れることです。彼らは、インターネットを中核とするすべてのノードシステムのための安全なブロックチェーンを構築しました。これらのノードはすべて相互に制御し、データを分散する分散型システムであるため、冷却を必要とするマシンを備えた大規模なサーバーホールは必要ありません。クラウド ストレージを使用せずに、クラウド外で持続可能で安全なシステムを構築するというアイデアです。

今日の一部のサービスではクラウド接続が必要ですが、IoT に関しては、セキュリティ、安定性、プライバシー上の理由から、可能な限りクラウドは回避されます。 Web サービス プロバイダーは、Web を最適化するためにクラウドを構築します。連続起業家であり、未来学者であり、IoE の CTO である Mattias Bergstöm 氏は、大規模な IoT とネットワーキングは適していないと説明しています。

彼が生み出すテクノロジーは人間中心のアーキテクチャに基づいており、真に分散化されたインフラストラクチャ上で実行されます。 Eden と名付けられた Eden システムは、ストレージ (分散ポッド) 上のクラスター化されたワークロードと、宣言型の構成と自動化を容易にするサービスを管理するための、分散型、自律型、ポータブル、安全な仮想インフラストラクチャです。

分散型モデルは、新しいデバイスをノードとして簡単に追加できる、スケーラブルなデバイス クラスターに基づいています。これにより、あらゆるデバイスがスマートグリッド ネットワークを通じてコン​​ピューティング リソースを提供できるようになり、必要な場所や使用場所の近くでコンピューティングを実行できるようになります。 Eden は量子セキュア トンネリングを通じて開発され、多形暗号化キーとコンセンサス ブロックチェーンを使用してトンネルを介してノード間で移動するデータを検証し、信頼できるデータ ウォール ガーデンを作成します。

コンピューティングとストレージのオーケストレーションは、サービス ルール、ポリシー、ロジックを記述するサービス マニフェストを通じて実現されます。自律的な知識ベースの AI は、基盤となるオーケストレーション メカニズムを管理するための意思決定メカニズムとして、ブロックチェーン上のネットワーク コンセンサスを使用します。最後に、ビジネス プロセスは、現在のワークロードに適応するためにクラスター テレインを動的に更新します。 Eden システム サービス リポジトリは、コンテナー イメージと同様に構築およびデプロイされます。ストレージは最初から MPI (Message Passing Interface) クラスター対応です。

これらのイノベーションを IoT デバイスの展開に適用すると、コンピューティングのエネルギーとコストのレベルを持続可能なレベルに保つことができます。持続可能なコンピューティングの要件に沿って信頼性が高く安全なオペレーティング システムを維持するために継続的に適応する必要があるデータ センターに実行可能なオプションを追加します。

3. 無駄なプログラミング言語の使用をやめる必要がある

ほとんどの企業が見落としている持続可能なコンピューティングのもう 1 つの側面は、コードが記述される言語が、サービスまたはプログラムを実行するときに使用されるエネルギーに大きな影響を与えるということです。持続可能なコンピューティングの世界が本当に実現することを望むなら、一部のプログラミング言語の無駄な性質を認識し、より環境に優しいオプションを実装するよう努めなければなりません。

どのプログラミング言語を選択するかによって大きな違いが生じます。 C、C++、Rust、Ada などのコンパイル言語は最もエネルギー効率が高く、Perl、Python、Ruby などのインタープリタ言語は最もエネルギーを消費します。平均して、プログラミングパラダイム別に並べると、命令型言語は最も少ないメモリを必要とし、次にオブジェクト指向言語、関数型言語、最後にスクリプト言語の順になります。

最も無駄の多いインタープリタ型言語の 1 つは Python です。とても人気があります。 Youtube や Netflix のようなグローバルアプリケーションは基本的に Python でプログラムされています。教育的性質と使いやすさから、プログラミングの指導にもよく使用されます。

もちろん、持続可能なコンピューティングを実現することが私たちの目標であるなら、これらすべてをすぐに終わらせなければなりません。したがって、IoE 企業 (エッジ コンピューティングと持続可能性を中核とする企業) にとっては、C や C++、Rust ではなく、コンパイルされた言語を選択してプログラミングするのは簡単です。

設計による持続可能性という考え方は素晴らしいですが、ほとんどの無駄な行動は実装から生じることを忘れてはなりません。インタープリタ型プログラミング言語を使用するのは無駄であり、クラウドを使用するのも無駄です。結局のところ、無駄なコードだ、とマティアスは結論付けた。

持続可能な生活を始めることが急務です。政府、企業、そして一般の人々など、私たち全員が地球の気温上昇を可能な限り低く抑えるために全力を尽くさなければなりません。持続可能なコンピューティングという点では、IoE 企業が進むべき道は、コンパイルされたプログラミング言語であるエッジ コンピューティングを使用してクラウド コンピューティングを超える、真に持続可能なものになることです。

オリジナルリンク: https://hackernoon.com/sustainable-computing-beyond-the-cloud

翻訳者について

Tu Chengye は、51CTO コミュニティ エディター、情報システム プロジェクト マネージャー、情報システム スーパーバイザー、PMP、ある省の総合入札評価の専門家であり、15 年の開発経験を持っています。当社は、プロジェクト管理、フロントエンドおよびバックエンド開発、マイクロサービス、アーキテクチャ設計、モノのインターネット、ビッグデータなどに重点を置いています。