大数据时代，我们面临几多能耗挑战？

寓目在线视频、使用语音助手……这些看似平常行动背后依托的庞大网络和数据中心竟消耗了全球8%的电力。在流媒体、人工智能和区块链的推动下，这部门电力需求从2040年起或会凌驾能源产量！

在线追剧、在社交平台上发自拍、移动支付、给语音助手下达指令……我们想固然认为这些再平常不外的行为是纯虚拟的，不外动动手指而已，不会带来任何现实结果。这就大错特错了。

一场数据海啸

最新研究陈诉明确指出：数字工业现在约莫消耗全球电量的8%，发生的二氧化碳占总排放量的4%，远超海运和空运。而这一切还只是开始。

“只管人类在能源使用效率方面取得了重大进步，但数字工业的能源消耗现在仍以每年9%的速度增长，”法国智库The Shift Project项目司理于格·费雷博夫（Hugues Ferreboeuf）遗憾地表现，“现在的增长态势和几年前的恐怖预测基本吻合。”

前景不容乐观。华为公司的研究人员预计，至2025年，数字工业可能会消耗全球20%的电力。换言之，再过6年，人类线上运动的电力需求量或许相当于400多个核反映堆提供的电能……

更糟糕的是，“到2040年，数据盘算所需的能源甚至可能凌驾全球能源总产量。”法国数学家塞德里克·维拉尼（Cédric Villani）在其关于人工智能的最新陈诉中指出。这意味着全球飞速生长的数字化历程会直接将人类带入能源和气候的绝境。

缘何走到这一步？谜底很简朴，生长中国家的互联网用户呈爆炸式增长，网络的使用频率不停增加，尤其是新式互联网应用层出不穷。

例如独占全球互联网流量近60%的流媒体视频；使用率越来越高的人工智能；可能彻底改变经济规则的区块链技术。每一项应用都市调动肉眼不行见却极其耗能的一整套基础设施：存储数据的数据中心（云端）以及将数据传输至电脑、平板、智能手机等终端的网络。

多项研究均已警示人们，网上冲浪或是发送电子邮件并非对情况全无影响。法国输电公司（RTE）电网卖力人要求用户在电力需求岑岭期只管制止发送带有大附件的电子邮件……各种流媒体的能耗更是有过之而无不及：寓目10分钟的高清视频就相当于2000瓦功率的家用烤箱满负荷运行5分钟。

局势难以为继

人们似乎仍未注意到这个能耗陷阱。

“这些新兴视频应用需要人们不停提升基础设施规模来应对流量岑岭，因为哪怕是极短时间的服务中断，用户都无法忍受。”法国信息技术与随机系统研究所（IRISA）研究员安娜-塞西尔·奥热里（Anne-Cécile Orgerie）解释道，“然而这些超大型基础设施却异常‘贪婪’。纵然没有指令请求，网络中心的路由器也会以最大功耗的90%运转，视频存储服务器也是如此。单是我们从不关闭的路由器，其耗电量就占到法国总电力消耗的1%！”

流媒体使网络发烧15%，这是在线视频网站 Netflix独占的互联网流量份额。如此庞大的数据传输需要新的高耗能基础设施。

长此以往，这种情况似乎难以为继。全球网络流量以每年25%的速度增长，数据中心的数据量更是以40%的速度不停膨胀。

“数字化基础设施体积小、不显眼，这对生长有利，于是人们欣然走到了这般田地。我们必须要让用户意识到这一工业的负面影响。”法国格勒诺布尔大学信息研究工程师弗朗索瓦丝·贝尔图（Françoise Berthoud）提议。

虽然民众对此仍一无所知，但网络巨头并不讳言这一逆境，他们纷纷在全球规模内寻找拥有富足、廉价、宁静甚至是可再生电能的地域——气候越严寒越有利于服务器散热。

Facebook、苹果公司、Google和亚马逊都加鼎力大举度，在爱尔兰、加拿大、挪威、瑞典等北半球高纬地域国家制作大型数据中心，以应对未来几年数十亿的互联网用户可能引发的“数据海啸”。

“遗憾的是，这些新兴应用法式发生的原始数据与未压缩数据仍需消耗更多能量才气被传至云端。”法国原子能和替代能源委员会（CEA）嵌入式软件架构设计部门研发工程师丹尼·杜特瓦（Denis Dutoit）强调。

节能之路？

除了存储和传输，基于人工智能的大数据处置惩罚也越来越精致：著名的深度神经网络已经被用于照片分类、自动推送、面部识别、语音助手等领域。

然而此类新型盘算机技术的运算会消耗大量能源，加拿大蒙特利尔学习算法研究所的马修·库尔巴里奥（Matthieu Courbariaux）指出：“我们要对这些算法举行数百万种差别情景的模拟，每一种都需要举行数十亿次运算。为了配合这些运算，制造商会同时运行海量超级盘算机，动员数千个300瓦的显卡！”

制造商答应，一旦校准算法，能源消耗就会显着淘汰，但这仅针对小法式……而自动驾驶汽车已开始面临棘手的能源问题：现在原型车装配的盘算机功耗介乎2000瓦到2500瓦之间，高于空调设备。

这些车辆每行驶1千米所发生的数据治理会分外排放25克以上的二氧化碳。在汽车工程师们竭尽全力降低每一克温室气体排放的配景下，这一数据显得尤为惹眼：如今法国出售的新车的二氧化碳平均排放量约为110克/千米。

最后，加密钱币（比特币）的生长趋势也敲响了警钟。比特币的运作其实是被称为“矿工”的操作人员之间举行的盘算能力竞赛：密码破译每10分钟一次，胜者可获得12.5个比特币。

区块链技术已使数据中心处于饱和49太瓦时，这是比特币的年耗电量（仍然很是小众），相当于葡萄牙 1030 万人口每年的电力需求！

“近一年半，我们收到了300多个区块链盘算中心的设立申请，”加拿大魁北克水电公司的乔纳森·科泰（Jonathan Coté）证实，“要知道，这些项目的能耗可达2.8万兆瓦，相当于我国在一个世纪内制作的电力设施的总发电量的一半……”

有美国工程师预计，“开采”一美元比特币所需的能量是提取价值一美元黄金的3.4倍——足以煮沸50多升水！

“高能耗杜绝了比特币伪造。”德国北方比特币股份有限公司的汉斯·若阿西姆·杜尔（Hans Joachim Durr）试图为比特币正名。“这正是比特币系统让人瓦解的特点，高能耗将其置于尴尬田地。”法国里尔信息技术、信号与自动化研究中心的让-保罗·德拉艾（Jean-Paul Delahaye）遗憾地表现。

美国夏威夷大学一支气候学家团队通过盘算发现，如果大规模推广比特币，不到20年的时间，全球温度就能上升2℃——这是决议地球运气的临界值！

如此看来，我们是否需要阻止全球数字化历程？现在尚无定论。而数字工业也已答应大幅度降低能源消耗。工程师正在研发更简朴的电子元件架构，例如模拟人体神经元运行的神经网络芯片。

此外，人们还提出了更高效的加密钱币观点。网络也仍有极大的进步空间。“我们在Green Touch项目中已经证实，从小我私家路由器的虚拟化着手，技术手段可将网络能耗淘汰98%。”安娜-塞西尔·奥热里提出。而人工智能也将进一步优化修建、运输、电网和数据中心的能源结构。

必须做出选择

法国输电公司战略与展望部主任托马·维朗克（Thomas Veyrenc）对此表现乐观：“我们并不认为法国未来几年和数字化相关的电力消耗会泛起爆炸式增长。虽然新的应用在不停增加，但效率也在不停提升。”纵然“反弹效应”在这一领域频繁泛起，但系统在不停优化，功效也愈发强大、愈加多样化。

问题关键在于我们能否快速取得希望，以抵消几年后“数据海啸”的影响。“模型显示，这些希望理论上并不足以阻止未来10年大幅增长的能源消耗，”华为公司研究员安德斯·安德烈亚（Anders Andrae）透露，“因此，我们必须在信息数据和能源之间做出选择。鉴于当今社会对数字工业的高度依赖，能源或许会优先用于数据中心和网络，其他高能耗工业会受到一定影响。”

人类势必会陷入这般两难田地，除非能淘汰对在线视频网站、社交软件、语音助手以及未来其他伟大创新的使用需求。坦白说，我们未必能做到。

撰文 Vincent Nouyrigat

编译 唐恬恬