Kuinka tehdä tietokoneista nopeampia ja ilmastoystävällisempiä

Kuinka tehdä tietokoneista nopeampia ja ilmastoystävällisempiä Asioiden Internet voisi parantaa elämänlaatua, mutta se kuluttaa myös valtavasti sähköä ja lisää kasvihuonekaasupäästöjä. (Shutterstock)

Sinun älypuhelin on paljon tehokkaampi kuin NASA-tietokoneet joka asetti Neil Armstrongin ja Buzz Aldrinin kuuhun vuonna 1969, mutta se on myös energianpoika. Laskennassa energian käyttöä pidetään usein toissijaisena ongelmana nopeuteen ja varastointiin, mutta tekniikan kehityksen nopeuden ja suunnan myötä siitä on tulossa kasvava ympäristöongelma.

Kun kriptovaluuttakaivosyhtiö Hut 8 avasi Kanadan suurimman bitcoin-kaivosprojektin Altian lääkärin Hattin ulkopuolella, ympäristönsuojelijat kuulivat hälytyksen. Laitos kuluttaa 10 kertaa enemmän sähköä, jota suurelta osin tuottaa maakaasukäyttöinen voimalaitos, kuin mikään muu kaupunki kaupungissa.

Maailmanlaajuisesti kasvihuonekaasupäästöt tieto-, viestintä- ja teknologiasektoreilta ovat kasvihuonekaasupäästöjä ennustetaan saavuttavan 1.4 gigatonnia (miljardia tonnia) hiilidioksidia vuodessa vuoteen 2020 mennessä. Se on 2.7 prosenttia globaaleista kasvihuonekaasuista ja karkeasti kaksinkertaistaa Kanadan vuotuisen kasvihuonekaasutuotannon kokonaistuoton.

Suunnittelemalla energiatehokkaita tietokoneprosessoreita voisimme vähentää energiankulutusta ja kasvihuonekaasupäästöjä paikoissa, joissa sähkö tulee fossiilisista polttoaineista. Tietokonearkkitehtuuriin ja aritmetiikkaan erikoistuneena tietokoneinsinöörinä kollegani ja minä olemme vakuuttuneita siitä, että nämä myönteiset vaikutukset voidaan saavuttaa melkein ilman mitään vaikutusta tietokoneen suorituskykyyn tai käyttäjän mukavuuteen.

Tehokkaat yhteydet

Asioiden Internet (IoT) - joka koostuu kytketyistä tietokonelaitteista, jotka on upotettu päivittäisiin esineisiin - tuottaa jo myönteisiä taloudellisia ja sosiaalisia vaikutuksia, muuttamalla yhteiskuntiemme, ympäristön ja elintarvikkeiden toimitusketjujamme parempaan suuntaan.

Nämä laitteet seuraavat ja vähentävät ilman pilaantumista, parantavat veden suojelua ja ruokkivat nälkäistä maailmaa. He tekevät kodistamme ja yrityksistämme myös tehokkaampia, ohjaamalla termostaatteja, valaistusta, vedenlämmittimiä, jääkaappeja ja pesukoneita.

Kuinka tehdä tietokoneista nopeampia ja ilmastoystävällisempiä Internet-yhteydessä olevat laitteet lisäävät tietojenkäsittelytarpeita ja energiankulutusta. (Shutterstock)


Hanki viimeisin InnerSelfistä


Kun kytkettyjen laitteiden lukumäärä on asetettu huipulle 11 miljardia - pois lukien tietokoneet ja puhelimet - IoT luo vuonna 2018 suurta dataa, joka vaatii valtavia laskelmia.

Laskennan tekeminen energiatehokkaammaksi säästäisi rahaa ja vähentäisi energian käyttöä. Se mahdollistaisi myös laskentajärjestelmien virtaa tarjoavien paristojen olevan pienempiä tai pidempiä. Lisäksi laskelmat voisivat ajaa nopeammin, joten laskentajärjestelmät tuottavat vähemmän lämpöä.

Arvioitu laskenta

Tämän päivän laskentajärjestelmät on suunniteltu toimittamaan tarkkoja ratkaisuja korkeilla energiakustannuksilla. Mutta monet virheenkestävät algoritmit, kuten kuvan, äänen ja videon käsittely, tietojen louhinta, anturitietojen analysointi ja syvä oppiminen, eivät vaadi tarkkoja vastauksia.

Tämä tarpeeton tarkkuus ja liialliset energiamenot ovat tuhlaa. Ihmisen havainnoinnissa on rajoituksia - emme aina tarvitse 100-prosenttista tarkkuutta ollaksemme tyytyväisiä lopputulokseen. Esimerkiksi pienet muutokset kuvien ja videoiden laadussa jäävät usein huomaamatta.

Kuinka tehdä tietokoneista nopeampia ja ilmastoystävällisempiä Videonkäsittelysovellukset eivät vaadi 100 prosentin tarkkuutta. (Shutterstock)

Laskentajärjestelmät voivat hyödyntää näitä rajoituksia energiankulutuksen vähentämiseksi vaikuttamatta kielteisesti käyttäjän kokemukseen. ”Arvioitu laskenta” on laskentatekniikka, joka tuottaa joskus epätarkkoja tuloksia, mikä tekee siitä hyödyllisen sovelluksissa, joissa likimääräinen tulos riittää.

Saskatchewanin yliopiston atk-tekniikan laboratoriossa ehdotamme näiden likimääräisten laskentaratkaisujen suunnittelemista ja toteuttamista, jotta ne voisivat optimoida tarkkuuden ja tehokkuuden ohjelmistojen ja laitteistojen välillä. Kun sovelsimme näitä ratkaisuja prosessorin ydinosaamiseen, huomasimme, että virrankulutus laski yli 50 prosenttia melkein ilman suorituskyvyn heikkenemistä.

Joustava tarkkuus

Nykyään suurin osa henkilökohtaisista tietokoneista sisältää 64-bittisen standardinumeromuodon. Tämä tarkoittaa, että he käyttävät numeroa, jossa on 64 numeroa (joko nolla tai yksi) suorittaaksesi kaikki laskelmat.

3D-grafiikka, virtuaalitodellisuus ja lisätty todellisuus vaativat 64-bittisen muodon toimivuuden. Äänen ja kuvan peruskäsittely voidaan kuitenkin suorittaa 32-bittisellä muodolla, ja silti saadaan tyydyttäviä tuloksia. Lisäksi syväoppimissovellukset voivat jopa käyttää 16- tai 8-bittiset muodot virheiden joustavuuden vuoksi

Kuinka tehdä tietokoneista nopeampia ja ilmastoystävällisempiä Tietokonelaitteistojen ja -ohjelmistojen innovatiiviset mallit voivat parantaa energiatehokkuutta. (Shutterstock)

Mitä lyhyempi numeerinen muoto, sitä vähemmän energiaa käytetään laskentaan. Voimme suunnitella joustavia, mutta tarkkoja laskentaratkaisuja, jotka käyttävät erilaisia ​​sovelluksia sopivimmalla numeerisella muodolla siten, että se edistää energiatehokkuutta.

Esimerkiksi tätä joustavaa laskentaratkaisua käyttävä syväoppimissovellus voisi vähentää energiankulutusta 15 prosentilla alustavan kokeilumme mukaan. Lisäksi ehdotetut ratkaisut voidaan konfiguroida uudelleen suorittamaan samanaikaisesti useita operaatioita, jotka vaativat matalaa numeerista tarkkuutta, ja parantamaan suorituskykyä.

IoT: lla on paljon lupauksia, mutta meidän on myös harkittava kaikkien näiden tietojen käsittelykustannuksia. Älykkäämpien, vihreämpien prosessoreiden avulla voimme auttaa keskittymään ympäristökysymyksiin ja hidastaa tai vähentää niiden vaikutusta ilmastomuutokseen.Conversation

kirjailijasta

Seokbum Ko, professori, Saskatchewanin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvakeTwitter-kuvakeRSS-kuvake

Hanki uusimmat sähköpostitse

{Emailcloak = off}

TOIMITTAJAT

Miksi Donald Trump voisi olla historian suurin häviäjä
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Päivitetty 2. heinäkuuta 20020 - Tämä koko koronaviruspandemia maksaa omaisuuden, ehkä 2 tai 3 tai 4 omaisuutta, joiden koko on tuntematon. Ai niin, ja sadat tuhannet, ehkä miljoona ihmistä kuolee…
Sinisilmät vs ruskeat silmät: Kuinka rasismia opetetaan
by Marie T. Russell, InnerSelf
Tässä 1992 Oprah Show -jaksossa palkittu rasisminvastainen aktivisti ja kouluttaja Jane Elliott opetti yleisölle kovan opetuksen rasismista osoittamalla kuinka helppoa on oppia ennakkoluuloista.
Muutos on tulossa...
by Marie T. Russell, InnerSelf
(30. toukokuuta 2020) Kun seuraan Philadephian ja maan muiden kaupunkien tapahtumia koskevia uutisia, sydämeni särkee siitä, mikä on uutta. Tiedän, että tämä on osa suurempaa muutosta, joka tapahtuu…
Laulu voi nostaa sydäntä ja sielua
by Marie T. Russell, InnerSelf
Minulla on useita tapoja puhdistaa pimeys mielestäni, kun havaitsen sen olevan hiipinyt. Yksi on puutarhanhoito tai ajanvietto luonnossa. Toinen on hiljaisuus. Toinen tapa on lukeminen. Ja sellainen, joka…
Maskotti pandemialle ja teemalaulu sosiaaliselle etäisyydelle ja eristykselle
by Marie T. Russell, InnerSelf
Löysin kappaleen äskettäin ja kuunnellessani sanoituksia, ajattelin, että se olisi täydellinen kappale "teemalauluna" näihin sosiaalisen eristäytymisen aikoihin. (Sanat videon alla.)