Қоршаған ортаны сақтауға бағытталған есептеу және ақпараттық технологиялар

Жасыл IT: Экологиялық тұрақты ақпараттық технологиялар, энергия тиімділігі, электрондық қалдықтарды қайта өңдеу, қоршаған ортаны қорғау мақсаты.

20 мин оқу

100%

Дереккөз: Green computing — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Экологиялық тұрақты есептеу және ақпараттық технологиялар

Жасыл есептеу, жасыл IT (ақпараттық технологиялар) немесе АКТ тұрақтылығы – экологиялық тұрақты есептеу немесе IT-ны зерттеу және қолдану саласы. Жасыл есептеудің мақсаттарына өнімнің өмірлік циклы бойында энергия тиімділігін оңтайландыру, өнімді және оның желісін қуаттандыру үшін экологиялық таза энергия көздерін пайдалану, өнімнің қызмет ету мерзімін ұзарту үшін қайта пайдалану, күтіп ұстау және жөндеу мүмкіндігін жақсарту, айналмалы экономика мақсаттарын қолдау үшін электрондық қалдықтарды қайта өңдеуді немесе биологиялық ыдырауды арттыру, сондай-ақ IT жүйелерін өндіру мен пайдалануды экологиялық және әлеуметтік мақсаттармен үйлестіру кіреді. Жасыл есептеу барлық түрдегі жүйелер үшін маңызды – қолда ұсталатын құрылғылардан бастап, ірі деректер орталықтарына дейін. Көптеген корпоративтік IT бөлімдері өздерінің IT операцияларының қоршаған ортаға тигізетін әсерін азайту үшін жасыл есептеу бастамаларын жүзеге асырады. Дегенмен, сектордың қоршаған ортаға тигізетін әсері де елеулі, ол әлемдегі электр энергиясының 5,9%-ын және барлық шығарындылардың 2%-дан астамын құрайды. Деректер орталықтары мен телекоммуникациялық желілер бәсекеге қабілетті болу үшін энергия тиімділігін арттырып, қалдық энергияны қайта пайдаланып, жаңаруға жарамды энергия көздерін көбірек пайдалануы және салқындату үшін суды аз қолдануы керек. Кейбір мамандар 2030 жылға қарай климаттық бейтарап болуға қол жеткізуге болады және оған жету керек деп санайды. Құрылғыларды және желілік инфрақұрылымды өндіруге байланысты көміртегі шығарындылары да маңызды фактор болып табылады. Жасыл есептеу күрделі шарттарды қамтиды. Экологиялық тұрақтылық үшін IT және IT-ның экологиялық тұрақтылығы арасындағы айырманы анықтау пайдалы болуы мүмкін. "Жасыл" IT экологиялық тұрақтылыққа баса назар аударады, бірақ практикада бұл екі аспектің де өзара байланысты екені анық. Мысалы, онлайн-сауда платформасын іске қосу компанияның IT операцияларының көміртегі ізін арттырса да, клиенттерге көлік құралдарын пайдаланбастан қашықтан өнімдерді сатып алуға мүмкіндік береді, бұл саяхатқа байланысты парниктік газдар шығарындыларын азайтады. Компания мұндай декарбонизацияның нәтижелерін өзінің Scope 3 шығарындыларын есептегенде ескере алады, ол құн тізбегінің барлық кезеңіндегі шығарындыларды қамтиды.

Green computing, green IT (Information Technology), or ICT sustainability, is the study and practice of environmentally sustainable computing or IT. The goals of green computing include optimising energy efficiency during the product's lifecycle; leveraging greener energy sources to power the product and its network; improving the reusability, maintainability, and repairability of the product to extend its lifecycle; improving the recyclability or biodegradability of e waste to support circular economy ambitions; and aligning the manufacture and use of IT systems with environmental and social goals. Green computing is important for all classes of systems, ranging from handheld systems to large scale data centers. Many corporate IT departments have green computing initiatives to reduce the environmental effect of their IT operations. Yet it is also clear that the environmental footprint of the sector is significant, estimated at 5 9% of the world's total electricity use and more than 2% of all emissions. Data centers and telecommunications networks will need to become more energy efficient, reuse waste energy, use more renewable energy sources, and use less water for cooling to stay competitive. Some believe they can and should become climate neutral by 2030 The carbon emissions associated with manufacturing devices and network infrastructures is also a key factor. Green computing can involve complex trade offs. It can be useful to distinguish between IT for environmental sustainability and the environmental sustainability of IT. Although green IT focuses on the environmental sustainability of IT, in practice these two aspects are often interconnected. For example, launching an online shopping platform may increase the carbon footprint of a company's own IT operations, while at the same time helping customers to purchase products remotely, without requiring them to drive, in turn reducing greenhouse gas emission related to travel. The company might be able to take credit for these decarbonisation benefits under its Scope 3 emissions reporting, which includes emissions from across the entire value chain.

Шығу тегі

1992 жылы АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі мониторлардың, климатты бақылау жабдықтарының және басқа да технологиялардың энергия тиімділігін ілгерілету және мойындау мақсатындағы Energy Star ерікті таңбалау бағдарламасын іске қосты. Бұл тұтынушы электроникасында ұйқы режимінің кеңінен қабылдануына әкелді. Сонымен қатар, шведтік TCO Development ұйымы CRT негізіндегі компьютерлік дисплейлерден төмен магниттік және электрлік сәулеленуді ынталандыру үшін TCO Certified бағдарламасын бастады; кейіннен бұл бағдарлама энергия тұтыну, эргономика және құрастырудағы қауіпті материалдарды қолдану критерийлерін қамтыды.

Регламенттер мен салалық бастамалар

2009 жылы Экономикалық ынтымақтастық және даму ұйымы (ЭЫДҰ) «жасыл» ақпараттық-коммуникациялық технологиялар (АКТ), қоршаған орта және климаттың өзгеруі тақырыбындағы 90-нан астам үкіметтік және индустриялық бастамалар туралы зерттеу жариялады. Бұл есепте бастамалардың көбінесе жаһандық жылыну мен қоршаған ортаның нашарлауын азайту мақсатында АКТ-ны іске асыруға емес, АКТ-ның өзін «жасылдандыруға» бағытталғаны айтылды. Жалпы, бастамалардың бар болғаны 20% өлшенетін мақсаттарға ие болды, мемлекеттік бағдарламаларда бизнес бірлестіктеріне қарағанда мақсаттар жиірек қойылды.

Үкімет

Көптеген мемлекеттік органдар жасыл есептеуді қолдайтын стандарттар мен ережелерді іске асыруды жалғастырды. Energy Star бағдарламасы 2006 жылдың қазан айында компьютерлік жабдықтарға қатысты тиімділік талаптарын күшейтіп, мақұлданған өнімдер үшін деңгейлік рейтинг жүйесін енгізу мақсатында жаңартылды. 2008 жылға қарай АҚШ-тың 26 штаты қолданыстан шыққан компьютерлер мен тұтынушылық электроника жабдықтарын қайта өңдеу жөніндегі штатық бағдарламалар құрды. Бұл заңдар бойынша, әрбір сатылған бірлік үшін "алдын ала қайта өңдеу төлемі" алынады немесе өндірушілер жабдықты пайдаланудан шығарған кезде қайтарып алуға міндетті. 2010 жылы президент Обама Американың экономикасын жаңғырту және қайта инвестициялау туралы заңға қол қойды. Бұл заң жобасында жасыл бастамаларға (жаңартылатын энергия, смарт-желілер, энергия тиімділігі және т.б.) инвестициялау үшін 90 миллиард доллардан астам қаражат бөлінді. 2010 жылдың қаңтар айында АҚШ Энергетика департаменті деректер орталықтарының энергия тиімділігін жақсарту жобаларына ARRA қаражатының 47 миллион долларын бөлді. Бұл жобалар деректер орталықтарының аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етуін оңтайландыру, қуат беру тізбегін жақсарту және деректер орталықтарын салқындату технологияларын зерттеуге бағытталды.

Жасыл цифрлық басқару

Жасыл цифрлық басқару – ақпараттық және коммуникациялық технологияларды (АКТ) қоршаған ортаны тұрақты дамыту саясатын және тәжірибесін қолдау үшін пайдалануды білдіреді. Бұл ұйымның ақпараттық және коммуникациялық технологияларын тұрақтылық мақсаттарымен үйлестіруге бағытталған стратегиясын сипаттайды. Оған қоршаған ортаға тигізетін әсерді бақылау және реттеу үшін цифрлық құралдар мен платформаларды қолдану, сондай-ақ технологиялық секторда таза және жаңартылатын энергия көздерін дамыту мен пайдалануды ілгерілету кіреді. Жасыл цифрлық басқарудың мақсаты – цифрлық экономиканың көміртегі ізін азайту және тұрақты және жасыл қоғамға көшуді қолдау. Жасыл және цифрлық трансформациялар көптеген еуропалық елдердің және Еуропалық Одақтың жалпы күн тәртібінде тұр. Еуропалық Одақ цифрландыруды және АКТ (ақпараттық және коммуникациялық технологиялар) шешімдерін қабылдауды жасыл шешімдерді құрудың маңызды құралы ретінде қарастырады, сонымен қатар, қалаған оң қоршаған ортаға тигізетін әсерге қол жеткізу үшін құралдардың өзі экологиялық тұрақты болуы керектігін мойындайды. Жасыл трансформация инновацияларды және цифрлық шешімдерді қабылдауды жеделдетуі мүмкін, бұл АКТ саласына бәсекеге қабілеттілігін арттыру үшін жаңа мүмкіндіктер ұсынады. Жасыл трансформация мен цифрландырудың нәтижесінде туындайтын синергия әлеуметтік, экономикалық және экологиялық пайда әкеледі, бұл қоршаған ортаға зиян келтірмейтін цифрлық үкіметтерді құрудың және жалпы жасыл АКТ шешімдерін жасаудың мақсаты болып табылады. Сондай-ақ, цифрлық компонент Еуропалық жасыл келісім мен Тұрақты даму мақсаттарына қол жеткізу үшін де пайдаланылады деп күтілуде. Тұрақтылыққа көшудің қуатты құралы ретінде цифрлық шешімдер айналмалы экономиканы дамытуға, барлық секторлардың көміртегі шығарындыларын азайтуға және ЕО нарығына шығарылған өнімдердің қоршаған ортаға және әлеуметтік әсерін азайтуға көмектеседі. Мысалы, дәлдік шаруашылығы, көлік және энергетика сияқты маңызды секторлар Еуропалық жасыл келісімнің тұрақтылық мақсаттарына жету үшін цифрлық шешімдерден пайда көре алады. Мемлекеттік қызметтер де экологиялық проблемаларды шешуге көмектесе алады. Азаматтардың қызметті толыққанды түрде онлайн сұрап алу және алу мүмкіндігі мемлекеттік органдар үшін шығындарды үнемдеуге, азаматтардың қанағаттануын арттыруға, сондай-ақ көміртегі шығарындыларын және қағазды тұтынуды азайтуға мүмкіндік береді. Климатты үнемдейтін есептеулер бастамасы (CSCI) – компьютерлердің белсенді және белсенді емес күйінде электр қуатын тұтынуды азайтуға бағытталған күш-жігер. CSCI өз мүше ұйымдарының жасыл өнімдер каталогын және компьютерлік қуатты азайту туралы ақпаратты ұсынады. Ол 2007 жылдың 12 маусымында басталды. Атауы 1999 жылы басталған Дүниежүзілік жабайы табиғат қорының (WWF) Климатты сақтаушылар бағдарламасынан шыққан. WWF Компьютерлік бастаманың мүшесі болып табылады. The Green Grid – деректер орталықтары мен бизнес-компьютерлік экожүйелердегі энергия тиімділігін арттыруға арналған жаһандық консорциум. Ол 2007 жылдың ақпан айында AMD, APC, Dell, HP, IBM, Intel, Microsoft, Rackable Systems, SprayCool (2010 жылы Parker сатып алған), Sun Microsystems және VMware сияқты бірнеше маңызды компаниялар құрды. The Green Grid қазіргі таңдағы жүздеген мүшелерді қамтиды, оның ішінде деректер орталығы инфрақұрылымының тиімділігін (DCIE) арттыруға бағытталған соңғы пайдаланушылар мен мемлекеттік ұйымдар бар. Green500 тізімі суперкомпьютерлерді энергия тиімділігі бойынша бағалайды (мегафлопс/ватт), бұл абсолюттік өнімділіктен гөрі тиімділікке назар аударуға шақырады. SPECpower – серверлік компьютерлердің өнімділігіне қатысты қуатты тұтынуды өлшейтін алғашқы стандартты өлшем. Энергия тиімділігін өлшейтін басқа өлшемдерге SPECweb, SPECvirt және VMmark кіреді.

Green digital governance refers to the use of information and communication technology (ICT) to support environmentally sustainable policies and practices. It describes a strategy with which an organisation strives to align its information and communications technology with sustainability goals. This can include using digital tools and platforms to monitor and regulate environmental impact, as well as promoting the development and use of clean and renewable energy sources in the technology sector. The goal of green digital governance is to reduce the carbon footprint of the digital economy and to support the transition to a more sustainable and resilient society. Both the green and the digital transitions are on the agenda for most European countries, as well as the EU as a whole. Documents and goals such as the European Green Deal

The European Union sees digitalisation and the adoption of ICT (Information and Communications Technology) solutions as an important tool for creating greener solutions, while also acknowledging that in order to achieve the desired positive environmental impact, the tools themselves must be environmentally sustainable. The green transition may accelerate innovation and adoption of digital solutions offering the ICT sector new opportunities for becoming more competitive. The synergy created as a result of the green transition and digitalisation brings social, economic and environmental benefits, which is a goal of environmentally friendly digital governments and the creation of green ICT solutions in general. The digital component is expected to also be used to reach the ambitions of the European Green Deal and Sustainable Development Goals. As powerful enablers for the sustainability transition, digital solutions can advance the circular economy, support the decarbonisation of all sectors and reduce the environmental and social footprint of products placed on the EU market. For example, key sectors such as precision agriculture, transport and energy can benefit from digital solutions in pursuing the sustainability objectives of the European Green Deal. E government services can provide solutions to the environmental problem. The possibility for a citizen to fully request and get a service online would render, in addition to cost savings for the public authorities and increased citizen satisfaction, reductions of carbon emissions and paper consumption. Climate Savers Computing Initiative (CSCI) is an effort to reduce the electric power consumption of PCs in active and inactive states. The CSCI provides a catalog of green products from its member organizations, and information for reducing PC power consumption. It was started on June 12, 2007. The name stems from the World Wildlife Fund's Climate Savers program, which began in 1999. The WWF is a member of the Computing Initiative. The Green Grid is a global consortium dedicated to advancing energy efficiency in data centers and business computing ecosystems. It was founded in February 2007 by several key companies in the industry – AMD, APC, Dell, HP, IBM, Intel, Microsoft, Rackable Systems, SprayCool (purchased in 2010 by Parker), Sun Microsystems and VMware. The Green Grid has since grown to hundreds of members, including end users and government organizations focused on improving data center infrastructure efficiency (DCIE). The Green500 list rates supercomputers by energy efficiency (megaflops/watt), encouraging a focus on efficiency rather than absolute performance. SPECpower is the first industry standard benchmark that measures power consumption in relation to performance for server class computers. Other benchmarks which measure energy efficiency include SPECweb, SPECvirt, and VMmark.

Қадамдар

Қазіргі заманғы IT жүйелері адамдар, желілер және аппараттық құралдардың күрделі үйлесіміне негізделген; сондықтан, жасыл есептеулер бастамасы идеалды жағдайда осы салаларды қамтуы тиіс. Шешім сонымен қатар пайдаланушылардың қанағаттануын, басқару құрылымын өзгертуді, нормативтік талаптарға сәйкестікті және инвестицияның өтелуін (ROI) де қарастыруы керек. Компаниялардың өздерінің қуат тұтынуын бақылауға алуына қаржылық ынталы болуының да себептері бар; "барлық қуатты басқару құралдарының ішінде, ең тиімдісі қарапайым, ақылға қонымды шешім болуы мүмкін".

Өнімнің ұзақ өмір сүру мерзімі

Gartner компаниясы жеке компьютерді өндіру процесі жеке компьютердің өмірлік циклында қолданылатын табиғи ресурстардың 70% құрайтынын мәлімдейді. 2011 жылы Fujitsu үстел компьютерінің өмірлік циклын бағалау (LCA) жүргізді, ол өндіріс пен пайдалану аяқталуы осы үстел компьютерінің экологиялық іздерінің басым бөлігін құрайтынын көрсетті. Сондықтан, жасыл есептеуге ең үлкен үлес – жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзарту болып табылады. Gartner компаниясының тағы бір баяндамасы «Өнімнің ұзақ қызмет ету мерзіміне, соның ішінде жаңарту мүмкіндігіне және модулділігіне назар аударуды» ұсынады. Мысалы, жаңа компьютер өндіру, ескісін жаңарту үшін жаңа жедел жад модулін өндіруден әлдеқайда зор экологиялық із қалдырады.

Алгоритмдік тиімділік

Алгоритмдердің тиімділігі кез келген есептеу функциясын орындау үшін қажетті компьютерлік ресурстар көлеміне әсер етеді, және бағдарлама жазу кезінде тиімділік пен басқа факторлар арасында таңдау жасау жиі кездеседі. Алгоритмді өзгерту, мысалы, баяу (мысалы, сызықтық) іздеу алгоритмін жылдам (мысалы, хэштелген немесе индекстелген) іздеу алгоритмімен алмастыру, белгілі бір міндетті орындау үшін ресурстарды пайдалануды айтарлықтай мөлшерден дерлік нөлге дейін азайтуға мүмкіндік береді. 2009 жылы Гарвардтағы физик жүргізген зерттеуде Google-дағы орташа іздеу 7 грамм көмірқышқыл газы (CO₂) шығаратыны болжалды. Бірақ Google бұл мәліметке қарсылық көрсетіп, әдеттегі іздеу тек 0,2 грамм CO₂ шығарады деп мәлімдеді.

Ресурстарды бөлу

Алгоритмдер электр энергиясының құны төмен болатын деректер орталықтарына деректерді бағыттау үшін де қолданылуы мүмкін. MIT, Карнеги Меллон университеті және Akamai зерттеушілері энергияны бөлу алгоритмін сынап көрді, ол трафикті ең төмен энергия құны бар жерге бағыттайды. Зерттеушілер олар ұсынған алгоритм енгізілсе, энергия құны 40 пайызға дейін үнемделетінін болжайды. Алайда, бұл тәсіл энергия тұтыну көлемін азайтпайды, тек оны пайдаланатын компанияның шығындарын ғана төмендетеді. Дегенмен, осыған ұқсас стратегияны қолдану арқылы трафикті экологиялық таза немесе тиімдірек энергия көздеріне бағыттауға болады. Сондай-ақ, осыған ұқсас тәсіл жылы ауа райы бар деректер орталықтарынан трафикті бағыттап, энергия тұтынуды азайту үшін қолданылды; бұл компьютерлерді кондиционерді пайдаланудан аулақ болу үшін өшіруге мүмкіндік береді. Ірі серверлік орталықтар көбінесе энергия мен жердің арзан және қолжетімді болатын жерлерге орналасады. Жаңаруға жарамды энергияның жергілікті қолжетімділігі, сыртқы ауаны салқындатуға мүмкіндік беретін климат немесе олардың шығаратын жылуын басқа мақсаттар үшін пайдалануға болатын жерде орналасу, жасыл орналасу шешімдеріндегі факторлар болуы мүмкін. Желілік құрылғыларды тиімді басқару арқылы желінің энергия тұтынуын азайту әдістері Bianzino және басқалар зерттелді. Авторлар осы тәсілдерді 4 негізгі стратегияға топтастырды: (i) адаптивті байланыс жылдамдығы (АЛЖ), (ii) интерфейс проксилеу, (iii) энергияны үнемдейтін инфрақұрылым және (iv) энергияны ең көп үнемдейтін қосымшалар.

Виртуалдастыру

Компьютерлік виртуализация – екі немесе одан көп логикалық компьютерлік жүйелерді бір физикалық аппараттық жиынтықта іске қосу сияқты компьютерлік ресурстарды абстракциялау. Бұл тұжырым 1960 жылдары IBM негізгі операциялық жүйелерінде пайда болды және 1990 жылдары x86 үйлесімді компьютерлер мен басқа компьютерлік жүйелер үшін коммерцияландырылды. Виртуализация арқылы жүйе әкімшісі бірнеше физикалық жүйені бір қуатты жүйедегі виртуалды машиналарға біріктіре алады, осылайша бастапқы жабдықтың бір бөлігіне деген қажеттілікті жою арқылы ресурстарды үнемдейді және қуатты тұтыну мен салқындату шығындарын азайтады. Виртуализация серверлерді жұмыспен қамтамасыз етуге немесе оларды үнемді ұйықтату режиміне көшіру арқылы жұмысты бөлуге көмектеседі. Қазір бірнеше коммерциялық компаниялар мен ашық кодты жобалар виртуалды есептеуге көшуді жеңілдететін бағдарламалық қамтамасыз ету пакеттерін ұсынады. Intel Corporation және AMD де виртуалды есептеуді жеңілдету үшін x86 нұсқаулар жиынтығына өздерінің әрбір CPU өнімдеріне арналған виртуалды жетілдірулерді енгізді. Энергияны үнемдеу үшін операциялық жүйе деңгейіндегі виртуалды технологияларды да қолдануға болады. Бұл технологиялар ресурстарды тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді, соның арқасында энергияны тұтыну жобалау кезінде азайтылады. Сонымен қатар, виртуалды технологияларды консолидациялау виртуалды машиналардағы консолидациядан тиімдірек, сондықтан бір физикалық машинада көбірек қызметтерді орнатуға болады, бұл қажетті жабдықтың мөлшерін азайтады.

Терминал серверлері

Терминал серверлері жасыл есептеуде де қолданылған. Жүйені пайдаланғанда, терминалдағы пайдаланушылар орталық серверге қосылады; барлық есептеулер серверде орындалады, бірақ соңғы пайдаланушы жүйенің терминалда жұмыс істегендей сезінеді. Мұндай жүйелерді жұқа клиенттермен үйлестіруге болады, олар әдеттегі жұмыс станциясының 1/8-іне дейін энергияны тұтынады, бұл энергия шығындарын және тұтынуды азайтуға мүмкіндік береді. Виртуалды зертханалар құру үшін жұқа клиенттермен терминал қызметтерін пайдалану жиілеген. Терминал серверлік бағдарламалық қамтамасыздардың мысалдарына Windows үшін Terminal Services және Linux операциялық жүйесі үшін Linux Terminal Server Project (LTSP) жатады. Windows Remote Desktop және RealVNC сияқты бағдарламалық қашықтан жұмыс үстелі клиенттері серверге қосылатын аз қуатты аппараттық құралдарда жұмыс істегенде ұқсас жұқа клиенттік мүмкіндіктерді ұсынуы мүмкін.

Деректерді сығыстыру

Деректерді шифрлау үшін аз биттерді пайдалануды қамтитын деректерді сығыстыру, деректердің құрылымына байланысты жасыл есептеуде де қолданылуы мүмкін. Деректерге қатыстылығы жоғары болғандықтан, кейбір жағдайларда деректерді сығыстыру стратегиясы қажеттіден артық энергия немесе ресурстарды жұмсауға әкелуі мүмкін. Алайда, деректер жинағына сәйкес келетін сығыстыру алгоритмін таңдау энергия тиімділігін арттырып, желілік және сақтау талаптарын азайтуға мүмкіндік береді. Сығыстыру дәрежесі мен энергия тұтыну арасындағы қарым-қатынаста тепе-теңдік бар. Бұл пайдалы ма, жоқ па, деректер жинағының сығылу мүмкіндігіне байланысты. Сығылу коэффициенті шамамен 0,3-тен кем деректер үшін энергия тиімділігі артады, ал жоғары сығылу коэффициенттері бар деректер үшін керісінше, энергия тиімділігі төмендейді.

Электр қуатын басқару

Ашық өнеркәсіптік стандарт – Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) операциялық жүйеге өз негізгі жабдығының қуатты үнемдеу мүмкіндіктерін тікелей басқаруға мүмкіндік береді. Бұл жүйеге белгілі бір уақыт ішінде қолданылмаған мониторлар мен қатты дискілер сияқты құрауларды автоматты түрде өшіруге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, жүйе көптеген құраулары (CPU және жүйелік жадты қоса алғанда) өшірілген кезде, ұйқы режиміне көше алады. ACPI – бұл Intel мен Microsoft-тың бұрынғы Advanced Power Management стандартын алмастырған нұсқасы, ол компьютердің BIOS-ына қуатты басқару функцияларын жүзеге асыруға мүмкіндік берді. Кейбір бағдарламалар пайдаланушыға CPU-ға берілетін кернеуді қолмен реттеуге мүмкіндік береді, бұл жылу бөлінуін де, электр энергиясын тұтынуды да азайтады. Бұл процеске кернеуді төмендету (undervolting) дейді. Кейбір процессорлар жүктемеге байланысты процессордың кернеуін автоматты түрде төмендете алады; Intel процессорларында бұл технология "SpeedStep" деп, AMD чиптерінде "PowerNow! "/"Cool'n'Quiet" деп, VIA процессорларында LongHaul деп, ал Transmeta процессорларында LongRun деп аталады.

Деректер орталығы қуаттандыруы

Дерек орталықтары, олардың өте жоғары энергия талаптары үшін сынға ұшыраған, жасыл есептеуді қолдаушылар үшін басты назарда. Greenpeace жүргізген зерттеуге сәйкес, дерек орталықтары IT-сектордың тұтынатын электр энергиясының 21% құрайды, бұл шамамен жылына 382 миллиард кВт/сағ. Дерек орталықтары сақтауды біріктіру және виртуализация сияқты техникалар арқылы энергия мен кеңістікті тиімді пайдалануын жақсарта алады. Көптеген ұйымдар аз пайдаланылатын серверлерді жоюға тырысады, бұл энергия тұтынуды азайтуға әкеледі. АҚШ федералдық үкіметі 2011 жылға дейін дерек орталықтарының энергия тұтынуын кемінде 10% қысқартуды мақсат еткен. Сарапшылар криптовалюта жасыл энергияға инвестиция салуға көмектесе алады деп санайды.

Операциялық жүйелерді қолдау

Microsoft Windows 95-тен бері ПК энергиясын басқарудың шектеулі мүмкіндіктерін қамтиды. Бастапқыда бұл режим күту (RAM-ге тоқтату) және монитордың төмен қуат режимін қамтамасыз етті. Windows-тың кейінгі нұсқалары гибернацияны (дискіге тоқтату) және ACPI стандартын қолдауды қосты. Windows 2000 – қуатты басқаруды қамтитын алғашқы NT негізіндегі операциялық жүйе. Бұл негізгі операциялық жүйе архитектурасына және жаңа аппараттық драйвер моделіне маңызды өзгерістер енгізуді қажет етті. Windows 2000 сонымен қатар Топтық саясатты (Group Policy) енгізді, бұл әкімшілерге Windows мүмкіндіктерінің көп бөлігін орталықтандырылған түрде конфигурациялауға мүмкіндік беретін технология. Дегенмен, қуатты басқару осы мүмкіндіктердің біріне жатпады. Бұл, әлдебір себепті, қуатты басқару параметрлерінің дизайны жеке пайдаланушы және машина үшін екілік тіркелім мәндерінің жиынтығына сүйенгендіктен, әр пайдаланушының өз қуатты басқару параметрлерін конфигурациялауына мүмкіндік берді. Windows Топтық саясатына үйлеспейтін бұл тәсіл Windows XP-де қайталанды. Microsoft-тың осы дизайн шешімінің себептері белгісіз, және ол көп сынға ұшырады. Microsoft Windows Vista-да қуатты басқару жүйесін қайта жобалау арқылы бұл жағдайды жақсартты, бұл Топтық саясат арқылы негізгі конфигурацияны жүзеге асыруға мүмкіндік берді. Қолдау тек бір компьютерлік саясатпен шектеледі. Windows 7 осы шектеулерді сақтайды, бірақ таймерді біріктіру, процессордың қуатты басқаруы және дисплей панелінің жарықтығын жетілдіруді қамтиды. Windows 7-дегі ең маңызды өзгеріс – пайдаланушы тәжірибесі. Пайдаланушыларды қуатты үнемдеуге ынталандыру мақсатында Жоғары өнімділік қуат жоспарының маңыздылығы азайтылды. Үшінші тараптың ПК қуатты басқару бағдарламалық жасақтамасы Windows операциялық жүйесіндегі мүмкіндіктерден асып түсетін қосымша мүмкіндіктерді ұсынады. Көптеген өнімдер Active Directory интеграциясын және жеке пайдаланушы/жеке машина параметрлерін ұсынады, ал озық өнімдер бірнеше қуат жоспарларын, жоспарланған қуат жоспарларын, «ұйқысыздыққа» қарсы мүмкіндіктерді және кәсіпорынның қуатты пайдалану туралы есептерді ұсынады. Linux жүйелері 2005 жылдан бастап ноутбуктар үшін оңтайландырылған қуатты басқаруды ұсынып келеді, ал қуатты басқару опциялары 2009 жылдан бері кеңінен қолданылады.

Microsoft Windows has included limited PC power management features since Windows 95. These initially provided for stand by (suspend to RAM) and a monitor low power state. Further iterations of Windows added hibernate (suspend to disk) and support for the ACPI standard. Windows 2000 was the first NT based operating system to include power management. This required major changes to the underlying operating system architecture and a new hardware driver model. Windows 2000 also introduced Group Policy, a technology that allowed administrators to centrally configure most Windows features. However, power management was not one of those features. This is probably because the power management settings design relied upon a connected set of per user and per machine binary registry values, effectively leaving it up to each user to configure their own power management settings. This approach, which is not compatible with Windows Group Policy, was repeated in Windows XP. The reasons for this design decision by Microsoft are not known, and it has resulted in heavy criticism. Microsoft significantly improved this in Windows Vista by redesigning the power management system to allow basic configuration by Group Policy. The support offered is limited to a single per computer policy. Windows 7 retains these limitations but includes refinements for timer coalescing, processor power management, and display panel brightness. The most significant change in Windows 7 is in the user experience. The prominence of the default High Performance power plan has been reduced with the aim of encouraging users to save power. Third party PC power management software for adds features beyond those built in to the Windows operating system. Most products offer Active Directory integration and per user/per machine settings with the more advanced offering multiple power plans, scheduled power plans, anti insomnia features and enterprise power usage reporting. Linux systems started to provide laptop optimized power management in 2005, with power management options being mainstream since 2009.

Электрмен жабдықтау

Үстелдік компьютерлердің қуат блоктері әдетте 70–75% тиімділікпен жұмыс істейді, ал қалған энергияны жылу түрінде шығарып жібереді. 80 Plus деп аталатын сертификаттау бағдарламасы кем дегенде 80% тиімділікке ие қуат блоктерін сертификаттайды; көбінесе бұл модельдер сол форма факторлы ескі, тиімділігі төмен қуат блоктерін ауыстыруға қолданылады. 2007 жылдың 20 шілдесінен бастап, барлық жаңа Energy Star 4.0 сертификаты бар үстелдік қуат блоктерінің тиімділігі кем дегенде 80% болуы керек.

Сақтау

Кіші форматты (мысалы, 2,5 дюймдік) қатты дискілер көбінесе физикалық түрде үлкен дискілерге қарағанда гигабайтқа шаққанда аз қуат тұтынады. Қатты дискілерден өзгеше, қатты күйдегі дискілер деректерді флэш-жадта немесе DRAM-да сақтайды. Қозғалатын бөліктері болмағандықтан, төмен сыйымдылықтағы флэш-негізгі құрылғыларда қуат тұтыну шамалы төмендеуі мүмкін. Қатты дискілердің бағасы төмендегендіктен, сақтау фермалары көбірек деректерді онлайн режимінде қолжетімді ету үшін сыйымдылығын арттыруға ұмтылды. Бұған бұрын таспаға немесе басқа офлайн сақтағыштарға сақталған архивтік және резервтік деректер де кіреді. Онлайн сақтаудың көбеюі қуат тұтынуды арттырды. Үлкен сақтау массивтерінің қуат тұтынуын азайту, сонымен бірге онлайн сақтаудың пайдасын сақтап қалу – үздіксіз зерттеулердің нысаны болып табылады.

Көрсетілім

Басқа дисплей технологияларынан айырмашылығы, электрондық қағаз кескінді көрсету кезінде ешқандай қуатты пайдаланбайды. CRT мониторлары әдетте ЖК мониторларына қарағанда көбірек қуат тұтынады. Оларда сондай-ақ қорғасынның көп мөлшері бар. ЖК мониторлары дисплейге жарық беру үшін әдетте суық катодты люминесценттік шамды қолданады. Көптеген жаңа дисплейлер шамның орнына жарықдиодтардың (LED) массивін пайдаланады, бұл дисплейдің электр қуатын тұтынуын одан әрі азайтады. Люминесценттік арт жарықтандыруларда сынап бар, ал LED арт жарықтандыруларда жоқ. Жарық түстің қараңғы схемасы, сонымен қатар қараңғы режим деп те аталады, OLED сияқты жаңа дисплей технологияларында көрсету үшін аз энергия қажет ететін түс схемасы болып табылады. Бұл батареяның қызмет ету мерзіміне және энергия тұтынуға оң әсер етеді. OLED дисплейі негізінен қара түсті бейнелерді көрсету үшін ЖК дисплейінің шамамен 40% қуатын тұтынады, бірақ ақ фонды бейнелерді көрсету үшін, мысалы, құжат немесе веб-сайт үшін, үш есе көп қуатты пайдалана алады. Егер қараңғы режим қолданылмаса, бұл батареяның қызмет ету мерзімін қысқартуға және энергия тұтынуды арттыруға әкелуі мүмкін. Popular Science журналының 2018 жылғы мақаласында «Қараңғы режим көзге де, батареяға да жақсы» делінген. OLED дисплейі бар Google Pixel телефонында толық жарықтықта ақ түсті көрсету, қара түсті көрсетуге қарағанда шамамен алты есе көп қуатты пайдаланады. Apple-дің iOS 13 және iPadOS 13 жүйелерінде үшінші тарап әзірлеушілеріне өздерінің қараңғы тақырыптарын енгізуге мүмкіндік беретін жарық түстің қараңғы режимі бар. Google-дың Android 10 жүйесінде жүйелік деңгейдегі қараңғы режим қамтылған.

Материалдарды қайта өңдеу

Компьютерлік жабдықтарды қайта өңдеу қорғасын, сынап және алты валентті хром сияқты зиянды заттарды полигондарға түсіп қалмай, жоюға мүмкіндік береді, сондай-ақ энергияны және шығарындыларды үнемдеп, жаңадан өндірілуі тиіс жабдықтарды алмастырады. Өз бастапқы функциясын өтеуден тыс қалған компьютерлік жүйелерді қайта пайдалануға немесе түрлі қайырымдастық және коммерциялық емес ұйымдарға сыйлауға болады. Дегенмен, көптеген қайырымдастық ұйымдары жақында сыйға берілген жабдықтар үшін ең төменгі жүйе талаптарын енгізді. Сонымен қатар, ескірген жүйелердің бөліктерін белгілі бір сауда орындары мен мемлекеттік немесе жеке қайта өңдеу орталықтары арқылы қалпына келтіріп, қайта өңдеуге болады. Компьютерлік керек-жарақтары, мысалы, принтер картридждері, қағаз және батареялар да қайта өңделуі мүмкін. Мұндай схемалардың бір кемшілігі – қайта өңдеу шаралары арқылы жиналған компьютерлер көбінесе Солтүстік Америка мен Еуропаға қарағанда экологиялық стандарттары нашар дамыған елдерге жіберіледі. Кремнийлі аңғардың зиянды заттар коалициясы тұтынудан кейінгі электрондық қалдықтардың 80% қайта өңдеу үшін шетелге, Қытай және Үндістан сияқты елдерге тасымалданады деп есептейді. 2011 жылы электрондық қалдықтарды жинау көрсеткіші тіпті Франция сияқты экологиялық жауапкершілігі жоғары елдерде де төмен болды. АҚШ-та 2006-2009 жылдар аралығында сатылған электрондық жабдықтар мен жиналған қалдықтар арасындағы жылдық жинау деңгейі 14% құрады. Ескі компьютерлерді қайта өңдеу жеке құпия мәселесін тудырады. Ескі сақтау құрылғыларында электрондық пошта, парольдер және кредиттік карта нөмірлері сияқты жеке ақпараттар сақталуы мүмкін, оларды интернеттен тегін қол жетімді бағдарламалар арқылы қалпына келтіруге болады. Файлды жою оның қатты дискіден толығымен өшірілгенін білдірмейді. Компьютерді қайта өңдеуге бермес бұрын пайдаланушылар қатты дискіні немесе бірнеше қатты диск болса, оларды алып тастап, физикалық түрде жоюы немесе қауіпсіз жерде сақтауы керек. Компьютерді қайта өңдеуге берілген бірнеше аккредиттелген аппараттық қайта өңдеу компаниялары бар, және олар әдетте құпиялылық туралы келісімге қол қояды.

Бұлтты есептеу

Бұлттық есептеулер жасыл есептеуге қатысты екі маңызды мәселені – энергия тұтыну мен көміртегінің шығарылуын шешуге көмектесе алады. AWS, Azure және GCP сияқты гипермасштабты деректер орталықтары масштабтық үнемдеуден пайда көре алады, ал виртуализация, динамикалық қамтамасыз ету ортасы, көп пайдаланушылылық және жасыл деректер орталықтарына қатысты тәсілдер ресурстарды тиімді бөлуге мүмкіндік береді. Ұйымдар белгілі бір жергілікті қолданбаларды қоғамдық бұлтқа көшіру арқылы тікелей энергия тұтынуды 30%-ға дейін, ал көміртегі шығарындыларын 90%-ға дейін азайта алады. Алайда, сыншылар ірі бұлт провайдерлері ұсынатын көміртегіні бақылау және басқару құралдарының жетілмейтінін айтады. GreenOps, сондай-ақ DevGreenOps, DevSusOps немесе DevSustainableOps деп те аталады, бұлтты басқаруға тұрақтылықты енгізу үшін пайда болатын жаңа тәсіл. Көміртегіге сезімтал есептеу және желіге сезімтал есептеу GreenOps тәсілінің құрамдас бөлігі болуы мүмкін. Бұл сұранысты жылжыту сияқты техникаларды қамтиды, яғни есептеу жүктемесін желідегі таза энергияның көп болуына байланысты белгілі бір жерлерге немесе уақытқа көшіруді білдіреді. Сұранысты қалыптастыру да осыған ұқсас техника болып табылады, ол қолданыстағы таза энергияның мөлшеріне сәйкес жүктемені реттеуге бағытталған.

Шекаралық есептеу

Жаңа технологиялар, мысалы, Edge және Fog Computing энергия тұтынуды азайтуға шешім табады. Бұл технологиялар есептеуді оның қолданылу орнына жақын қайта бөлуге мүмкіндік береді, соның салдарынан желідегі энергия шығындары төмендейді. Бұдан әрі, кішкентай деректер орталықтарының болуы салдарынан, салқындату және техникалық қызмет көрсету сияқты операцияларда жұмсалатын энергия да азаяды.

Қашықтан жұмыс

Телеконференция және телебасқару технологияларын қолдана отырып, қашықтан жұмыс істеу көбінесе «жасыл есептеу» бастамаларында іске асырылады. Бұл жұмысшылардың қанағаттануын арттыру, саяхаттармен байланысты парниктік газдар шығарындыларын азайту, сондай-ақ кеңсе кеңістігі, жылу, жарықтандыру сияқты шығындардың төмендеуі нәтижесінде пайданың өсуі сияқты артықшылықтарды қамтиды. АҚШ-тағы кеңсе ғимараттарының орташа жылдық энергия тұтынуы шаршы футқа 23 киловатт-сағаттан аспайды, ал жылу, кондиционер және жарықтандыру тұтынылатын энергияның 70% құрайды. «Hoteling» сияқты басқа да бастамалар, қызметкерлерге қажет болған жағдайда ғана орын резервтеуге мүмкіндік бере отырып, бір қызметкерге шаққандағы кеңістіктің мөлшерін азайтады. Сату, консалтинг және далалық қызметтер сияқты көптеген жұмыс түрлері осы тәсілмен жақсы үйлеседі. IP дауыс беру (VoIP) қолданыстағы Ethernet кабельдерін пайдалану арқылы телефон желісінің инфрақұрылымын қысқартады. VoIP және телефон нөмірінің мобильділігі де «hot desking» жүйесін тиімдірек етті. Wi-Fi, 4G-ге қарағанда 4-10 есе аз энергия тұтынады.

Телекоммуникациялық желі құрылғыларының энергия индекстері

2013 жылы АҚШ және әлем бойынша АКТ энергия тұтынуы, жалпы өндірілген электр энергиясының тиісінше 9,4% және 5,3% құрады. Бүгінде АКТ-ның энергия тұтынуы басқа да салалармен салыстырғанда маңызды деңгейде. Кейбір зерттеулер әртүрлі құрылғылардың (желі элементтерінің) тиімді салыстыруына мүмкіндік беретін негізгі энергия көрсеткіштерін анықтауға бағытталған. Бұл талдау операторлық телекоммуникация үшін құрылғылар мен желінің энергия тұтынуын қалай оңтайландыруға қатысты. Мақсат – желі технологиясы мен қоршаған ортаға тигізетін әсер арасындағы байланысты дереу түсінуге жағдай жасау еді. Бұл зерттеулер бастапқы кезеңде болғандықтан, одан әрі зерттеулер қажет.

Суперкомпьютерлер

Green500 тізімі алғаш рет 2007 жылдың 15 қарашасында SC|07 шарасында жарияланды. TOP500 тізіміне толықтыру ретінде, Green500 тізімі суперкомпьютерлерді ваттқа шаққандағы өнімділіктері бойынша салыстыруға мүмкіндік беретін жаңа дәуірді ашты. 2019 жылғы мәліметтер бойынша, Green500 энергия тиімділігі рейтингісінде екі жапондық суперкомпьютері 16 GFLOPS/ватттан жоғары өнімділік көрсетіп, көш бастады, ал олардан кейін екі IBM AC922 жүйесі 15 GFLOPS/ватттан жоғары өнімділікпен тізімдеді.

Жасыл есептеу бағдарламалары

Студенттік және магистратуралық бағдарламалар ақпараттық технологиялардың түрлі салаларында білім берумен қатар, жүйелерді құру және қолдау тәсілдерін үйрету арқылы қоршаған ортаға зиянды әсерін азайтуға бағытталған тұрақты стратегияларды да қамтиды. Австралия Ұлттық Университеті (ANU) ақпараттық технологиялар және инженерия саласының магистратура бағдарламалары аясында "Ақпараттық-коммуникациялық технологиялардың тұрақтылығы" курсын ұсынады. Атабаска университеті Том Уортингтонның ANU курстық материалдары негізінде әзірленген "Жасыл ИКТ стратегиялары" атты ұқсас курс ұсынады. Ұлыбританияда Лидс Бекетт университеті күндізгі және сыртқы оқу бөлімінде "Тұрақты есептеулер" магистрлік бағдарламасын ұсынады.

Рейтингтер

2010 жылдан бері Greenpeace бірнеше елдегі ірі технологиялық компаниялардың энергия қолданысының тазалығына қарай А (ең жақсысы) мен F (ең нашарсы) аралығында рейтингілер тізімін жүргізіп келеді.

АКТ және энергия сұранысы

Цифрландыру энергия тұтынуды арттырды, энергияны арттыру әсері энергияны азайту әсерінен басым болды. Энергия тұтынуды ұлғайтудың төрт әсері:

Тікелей әсер – АКТ-да (техникалық) энергия тиімділігінің күрт жоғарылауы саланың өсуімен теңдестіріледі. Тиімділік және кері әсерлер – АКТ үшін кері әсерлер жоғары, ал өнімділіктің артуы көбінесе энергияны көп қажет ететін жаңа әрекеттерге алып келеді. Экономикалық өсім – Цифрландырудың экономикалық өсімге оң әсері. Секторлық өзгерістер – АКТ қызметтерінің өсуі қолданыстағы қызметтерді алмастырмай, олардың үстіне қосымша келеді.