Cómo hacer que las computadoras sean más rápidas y amigables con el clima

Cómo hacer que las computadoras sean más rápidas y amigables con el clima El Internet de las cosas podría mejorar la calidad de vida, pero también consumirá grandes cantidades de electricidad y aumentará las emisiones de gases de efecto invernadero. (Shutterstock)

Tu el teléfono inteligente es mucho más poderoso que las computadoras de la NASA eso puso a Neil Armstrong y Buzz Aldrin en la luna en 1969, pero también es un cerdo energético. En informática, el uso de energía a menudo se considera un problema secundario para la velocidad y el almacenamiento, pero con la velocidad y la dirección del avance tecnológico, se está convirtiendo en una preocupación ambiental cada vez mayor.

Cuando la compañía minera de criptomonedas Hut 8 abrió el proyecto de minería de bitcoins más grande de Canadá fuera de Medicine Hat, Alta., Los ambientalistas dieron la alarma. La planta consume 10 veces más electricidad., producido en gran parte por una central eléctrica a gas natural, que cualquier otra instalación en la ciudad.

A nivel mundial, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de los sectores de información, comunicación y tecnología (TIC) son se pronostica que alcanzará el equivalente a 1.4 gigatoneladas (mil millones de toneladas métricas) de dióxido de carbono anualmente para 2020. Eso es 2.7 por ciento de los GEI globales y aproximadamente el doble de la producción anual total de gases de efecto invernadero de Canadá.

Al diseñar procesadores de computadora con eficiencia energética, podríamos reducir el consumo de energía, y podríamos reducir las emisiones de GEI en lugares donde la electricidad proviene de combustibles fósiles. Como ingeniero informático especializado en arquitectura y aritmética informática, mis colegas y yo confiamos en que estos efectos positivos se pueden lograr casi sin impacto en el rendimiento de la computadora o la conveniencia del usuario.

Conexiones poderosas

El Internet de las cosas (IoT), formado por dispositivos informáticos conectados integrados en objetos cotidianos, ya está generando impactos económicos y sociales positivos, transformando nuestras sociedades, el medio ambiente y nuestras cadenas de suministro de alimentos para mejor.

Estos dispositivos están monitoreando y reduciendo la contaminación del aire, mejorando la conservación del agua y alimentando a un mundo hambriento. También están haciendo que nuestros hogares y negocios sean más eficientes, controlando termostatos, iluminación, calentadores de agua, refrigeradores y lavadoras.

Cómo hacer que las computadoras sean más rápidas y amigables con el clima Los dispositivos conectados a Internet aumentan las necesidades de procesamiento de datos y el consumo de energía. (Shutterstock)


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Con la cantidad de dispositivos conectados configurada en la parte superior 11 millones - sin incluir computadoras y teléfonos - en 2018, IoT creará grandes datos que requerirán grandes cálculos.

Hacer que la computación sea más eficiente energéticamente ahorraría dinero y reduciría el uso de energía. También permitiría que las baterías que proporcionan energía en los sistemas informáticos sean más pequeñas o funcionen por más tiempo. Además, los cálculos podrían ejecutarse más rápido, por lo que los sistemas informáticos generarían menos calor.

Computación aproximada

Los sistemas informáticos actuales están diseñados para ofrecer soluciones exactas a un alto costo de energía. Pero muchos algoritmos resistentes a errores como el procesamiento de imágenes, sonido y video, minería de datos, análisis de datos de sensores y aprendizaje profundo no requieren respuestas exactas.

Esta precisión innecesaria y el gasto excesivo de energía es un desperdicio. La percepción humana tiene limitaciones: no siempre necesitamos una precisión del 100% para estar satisfechos con el resultado. Por ejemplo, los cambios menores en la calidad de las imágenes y los videos a menudo pasan desapercibidos.

Cómo hacer que las computadoras sean más rápidas y amigables con el clima Las aplicaciones de procesamiento de video no requieren una precisión del 100 por ciento. (Shutterstock)

Los sistemas informáticos pueden aprovechar estas limitaciones para reducir el uso de energía sin tener un impacto negativo en la experiencia del usuario. La “computación aproximada” es una técnica de computación que a veces arroja resultados inexactos, lo que la hace útil para aplicaciones en las que un resultado aproximado es suficiente.

En el laboratorio de ingeniería informática de la Universidad de Saskatchewan, proponemos diseñar e implementar estas soluciones informáticas aproximadas, para que puedan intercambiar de manera óptima la precisión y la eficiencia en todo el software y el hardware. Cuando aplicamos estas soluciones a un componente informático central del procesador, encontramos que el consumo de energía se redujo más del 50 por ciento Con casi ninguna caída en el rendimiento.

Precisión flexible

Hoy en día, la mayoría de las computadoras personales contienen un formato numérico estándar de 64 bits. Esto significa que usan un número con 64 dígitos (cero o uno) para realizar todos los cálculos.

Los gráficos 3D, la realidad virtual y la realidad aumentada requieren el formato de 64 bits para funcionar. Pero el procesamiento básico de audio e imagen se puede hacer con un formato de 32 bits y aún así proporcionar resultados satisfactorios. Además, las aplicaciones de aprendizaje profundo pueden incluso usar Formatos de 16 u 8 bits debido a su error de resistencia

Cómo hacer que las computadoras sean más rápidas y amigables con el clima Diseños innovadores en hardware y software pueden mejorar la eficiencia energética. (Shutterstock)

Cuanto más corto es el formato numérico, menos energía se utiliza para realizar el cálculo. Podemos diseñar soluciones informáticas flexibles pero precisas que ejecutan diferentes aplicaciones utilizando el formato numérico más apropiado para promover la eficiencia energética.

Por ejemplo, una aplicación de aprendizaje profundo que utiliza esta solución informática flexible podría reducir el consumo de energía en un 15 por ciento, según nuestro experimento preliminar. Además, las soluciones propuestas se pueden reconfigurar para realizar simultáneamente múltiples operaciones que requieren baja precisión numérica y mejorar el rendimiento.

El IoT es muy prometedor, pero también debemos pensar en los costos de procesar todos estos datos. Con procesadores más inteligentes y ecológicos, podríamos ayudar a abordar las preocupaciones medioambientales y reducir o reducir sus contribuciones al cambio climático.La conversación

Sobre el Autor

Seokbum Ko, profesor, Universidad de Saskatchewan

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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