炭素排出量の削減は気候変動の影響を抑制するために重要ですが、通常、最も顕著な犯人はガソリン車とそのメーカーです。しかし、情報通信技術 (ICT) は現在、世界の二酸化炭素排出量の 2 ～ 4% を占めており、これは航空による排出量と同等です。

ICT の排出量は今後も増加すると予想されており、これは時計や自動車などの日用品が「スマート」になり続けることの副産物です。ICT は世界の 20% を担うと予測されています炭素排出量2030年までに。

クラウド コンピューティングは、ICT の二酸化炭素排出量の主な原因の 1 つであり、2 種類の排出量を生み出します。発電;これは、クラウド サーバーのハードウェア コンポーネントの製造に使用される半導体製造から来ています。

Microsoft や Google などの多くのクラウド プロバイダーは、クラウド排出量を大幅に削減するために積極的な期限を設定しています。これを念頭に置いて、CMU の研究者チームは、クラウドがパフォーマンス目標を達成しながら炭素排出量を大幅に削減できるようにする、コンピューター サーバーの在庫管理ユニット (SKU) の新しい設計アプローチを特定しました。

このチームは、電気工学およびコンピュータ工学の博士号を持つ博士が率いています。学生の Jaylen Wang は、GreenSKU を設計および展開するための体系的な方法を作成しました。GreenSKU は、クラウドの効率を促進しながら、クラウド全体の排出量を最小限に抑える炭素効率の高いサーバー設計です。彼らの発見は、出版されたの一環として2024 ACM/IEEE 第 51 回コンピュータ アーキテクチャに関する年次国際シンポジウム (ISCA)。

実際には、排出量とパフォーマンスのトレードオフのバランスを取るのは困難です。

「アプリケーションが使用しているコンピューティング リソースの量は、炭素排出量に相対的に比例します」と Wang 氏は述べています。「これは、大量のコンピューティング能力、ストレージ、ネットワーク機能を必要とするアプリケーションがより多くの二酸化炭素を排出することを意味します。」

クラウド開発者が炭素効率の高いサーバー設計オプションを比較できるようにするために、Wang 氏と彼の研究協力者は、GSF と呼ばれる体系的な方法論をデビューさせました。これは、「クラウド プロバイダーが情報に基づいて炭素効率の高いサーバー SKU の設計と導入に関する意思決定を体系的に行うための最初のフレームワーク」として注目に値します。

GSF は、Microsoft Azure の運用上の制約の下でこの調査に適用され、プラットフォームの炭素排出量を約 10% 削減しました。Azure のクラウド排出量がこのように大幅に削減されると、2030 年までに世界の炭素排出量の 0.1% ～ 0.2% を削減できる可能性があります。

ワン氏と電気コンピュータ工学およびコンピュータサイエンスの助教授であるアクシタ・スリラマン氏を含む彼のチームの他のメンバーは、この研究をさらに進める方法についてアイデアを持っている。

GSF フレームワークは最初に Microsoft と共同でテストされましたが、このフレームワークは、世界中で炭素効率の高いサーバーの設計を可能にし、加速するための足掛かりとなることを目的としています。クラウドコンピューティングドメインだとワン氏は語った。

「機械学習や ChatGPT のような大規模な言語モデルの台頭により、特殊なハードウェアを備えたサーバーをクラウドに展開することが必要になります」と Wang 氏は述べています。

もう一つの理由は、デザインより炭素効率の高いコンポーネントを備えたクラウド コンピューティング サーバーは、デバイスの計画的な陳腐化につながります。たとえば、大勢の消費者がスマートフォンをアップグレードすると、ICT の無駄が増え、より新しい製品が製造されることになります。

「私たちの取り組みでは、炭素効率の高いサーバー設計で廃止されたコンポーネントを再利用することで、計画的陳腐化をターゲットにしました。コンピューティング領域全体でハードウェアをより長く使用する方法を見つけることが、この取り組みの動機となっています」と Wang 氏は述べています。

詳細情報:Jaylen Wang 他、低炭素向けのクラウド サーバーの設計、2024 ACM/IEEE 第 51 回コンピュータ アーキテクチャに関する年次国際シンポジウム (ISCA)（2024年）。DOI: 10.1109/ISCA59077.2024.00041