Hệ thống Internet hao tốn bao nhiêu năng lượng của Trái Đất?

Internet là một hệ thống "đói" năng lượng, đó là mạng lưới các mạng khác nhau, mỗi mạng bao gồm các máy tính. Những máy tính đó tiêu thụ rất nhiều điện năng. Nhưng có cách nào để biết Internet sử dụng bao nhiêu điện không? Để ước tính mức sử dụng năng lượng của Internet, chúng ta cần xem xét mọi thành phần kết nối với hệ thống hàng tỷ thiết bị tạo nên Internet.

Sự thay đổi của trung tâm dữ liệu: đổi chuột đồng để lấy voi

Trung tâm dữ liệu là tập hợp các máy tính tạo nên phần cuối hệ thống. Nó không nhất thiết phải kết nối với Internet - nó có thể là một hệ thống nội bộ trong một tổ chức hoặc công ty. Nhưng Internet dựa vào các trung tâm dữ liệu khổng lồ chứa hàng trăm nghìn máy tính.

Một trung tâm dữ liệu có thể chứa các máy tính là cơ sở dữ liệu, máy chủ Web và máy tính lớn hoặc một số kết hợp của cả ba. Vài năm trước, các doanh nghiệp thường duy trì các trung tâm dữ liệu của riêng mình. Một số rất lớn - có kích thước bằng một nhà kho và chứa hàng nghìn máy tính được gắn trong giá đỡ, một số khác rất nhỏ và chỉ bao gồm một giá máy. Còn hiện tại, nhiều doanh nghiệp thay vào đó dựa vào các dịch vụ đám mây cho các nhu cầu về trung tâm dữ liệu của họ, có nghĩa là họ thuê một số công ty khác cung cấp các thiết bị vật lý chứa dữ liệu và dịch vụ của doanh nghiệp.

Quyền truy cập thông tin của doanh nghiệp được đến với khách hàng nhờ Internet. Các trung tâm dữ liệu dịch vụ đám mây thực sự rất lớn với hàng trăm nghìn máy được lưu trữ trong các tòa nhà khổng lồ. Các công ty dịch vụ này sẽ lưu trữ dữ liệu của một khách hàng trên nhiều máy, đó là cách để dự phòng vì nếu một máy tính bị lỗi vì một lý do nào đó, dữ liệu của khách hàng vẫn còn nguyên vẹn vì nó tồn tại trên một máy khác. Nhược điểm của cách làm này là mỗi máy tính cần có nguồn điện để hoạt động.

Máy tính cũng tạo ra nhiệt. Nếu các linh kiện điện tử quá nóng, chúng có thể bị trục trặc. Để giữ cho máy móc hoạt động ở nhiệt độ an toàn, chủ sở hữu trung tâm dữ liệu phải đầu tư vào hệ thống làm mát. Phổ biến nhất là điều hòa không khí, nó cũng cần được tính đến chi phí năng lượng vì chúng cần thiết để duy trì hoạt động của Internet.

Lấy ví dụ ở Mỹ, kể từ năm 2008, số lượng trung tâm dữ liệu đã giảm, chủ yếu do các công ty chuyển sang mô hình dịch vụ đám mây và giảm tải các trung tâm dữ liệu của họ. Tuy nhiên, khi có ít trung tâm dữ liệu hơn, những trung tâm còn lại đang phát triển lớn hơn. Nó giống như một giao dịch một nhóm gồm 50 con chuột đồng lấy 10 con voi - cuối cùng bạn có ít con hơn, nhưng chúng chiếm nhiều chỗ hơn và sử dụng nhiều năng lượng hơn.

Việc đếm chính xác các trung tâm dữ liệu là không thể, vì nhiều công ty giữ kín thông tin trung tâm dữ liệu vì đó có thể là một lợi thế cạnh tranh. Tiếp theo xem xét một số phương pháp mà mọi người đã sử dụng để ước tính mức tiêu thụ điện năng Internet.

Có vẻ như, Internet tiêu tốn ít năng lượng hơn so với chúng ta nghĩ

Năm 2011, Barath Raghavan và Justin Ma của ICSI và Đại học California, Berkeley, nhận nhiệm vụ ước tính lượng điện mà Internet yêu cầu. Họ quyết định tính đến năng lượng được sử dụng để tạo ra Internet. Điều đó bao gồm tất cả sức mạnh cần thiết để xây dựng máy tính, kết nối mạng, tháp điện thoại di động và các phần cứng khác. Họ gọi đây là năng lượng hiện thân.

Raghavan và Ma dựa trên các ước tính chung cho tất cả công việc và thừa nhận trong báo cáo rằng câu trả lời của họ là không chính xác. Mục tiêu đã nêu là thu hút sự chú ý đến vấn đề để những người khác có thể suy nghĩ sâu hơn về vấn đề này. Ước tính của họ bao gồm: 750 triệu máy tính để bàn, 750 triệu laptop, 1 tỷ điện thoại thông minh, 100 triệu máy chủ.

Chúng cũng bao gồm các yếu tố cơ sở hạ tầng Internet khác. Họ cân nhắc từng loại thiết bị với giá trị tối thiểu và tối đa để tạo ra một loạt các yêu cầu về năng lượng vì một máy tính có thể cần ít năng lượng hơn để sản xuất và chạy hơn máy tính khác. Họ cũng tính đến vòng đời trung bình của mỗi phần của cơ sở hạ tầng. Cuối cùng Raghavan và Ma ước tính Internet sử dụng 84 đến 143 gigawatt điện mỗi năm, chiếm từ 3,6 đến 6,2% tổng lượng điện trên toàn thế giới. Nếu tính đến thời điểm hiện tại, tổng số lên đến 170 đến 307 gigawatt. Đó là con số rất lớn, nhưng chỉ chưa đầy 2% năng lượng tiêu thụ trên toàn thế giới.

Một bài báo trên New York Times năm 2012 của James Glanz đã xem xét cách các trung tâm dữ liệu có thể gây lãng phí và tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Các trung tâm dữ liệu vì độ tin cậy cần phải lưu trữ cùng một thông tin trên nhiều máy để tạo ra sự dự phòng. Các máy này cần được bật và có thể truy cập mọi lúc. Ngoài nhu cầu về nguồn điện liên tục chạy đến các máy chủ , các trung tâm dữ liệu yêu cầu hệ thống làm mát tiêu thụ nhiều điện năng hơn.

Theo các nguồn của Glanz, các trung tâm dữ liệu sử dụng khoảng 30 gigawatt điện. Ông cũng nói chúng có thể lãng phí phần lớn năng lượng đó - lên đến 90%. Với lượng điện năng khổng lồ sẽ bị lãng phí, liệu Internet có gây hại nhiều hơn giá trị của nó không? Câu trả lời, theo Raghavan và Ma, thì không. Họ chỉ ra rằng năng lượng của Internet chỉ bằng một phần nhỏ của ngành giao thông vận tải - chiếm 61% tổng sản lượng dầu. Hai nhà nghiên cứu cho rằng vì Internet sử dụng ít năng lượng hơn và gây ra tác động môi trường nhỏ hơn so với giao thông vận tải, nên việc chuyển nhiều nhiệm vụ hơn lên Internet là có ý nghĩa. Chẳng hạn như sử dụng hội nghị từ xa thay vì di chuyển cho các cuộc họp có thể tiết kiệm khá nhiều năng lượng.

Bức tranh tổng thể về lượng năng lượng mà Internet sử dụng là một vấn đề phức tạp. Nếu không có Internet, chúng ta sẽ phải dựa vào các phương pháp khác để giao tiếp và truy cập dữ liệu. Những phương pháp đó thậm chí còn đòi hỏi nhiều năng lượng hơn và gây ra nhiều ô nhiễm hơn so với Internet. Nếu điều này là đúng thì việc tập trung nhiều trách nhiệm hơn cho Internet sẽ có ý nghĩa nếu nhìn từ góc độ năng lượng.