當(dāng)您考慮自己的碳足跡時(shí)，會(huì)想到什么？可能是駕駛和飛行。也有可能是家庭能源消耗。但是，您是否曾經(jīng)想過手機(jī)、智能手表或家中其他無數(shù)種設(shè)備中的硅芯片也有碳足跡？
研究人員試圖構(gòu)建更小、更快、功能更強(qiáng)大且更環(huán)保的電子設(shè)備
從*小的芯片到*大的數(shù)據(jù)中心，現(xiàn)代計(jì)算的各個(gè)方面都帶有碳價(jià)標(biāo)簽。在一個(gè)世紀(jì)的上半葉，技術(shù)行業(yè)和整個(gè)計(jì)算領(lǐng)域都集中在構(gòu)建更小，更快，功能更強(qiáng)大的設(shè)備上，但很少有人考慮它們對(duì)整體環(huán)境的影響。
哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）的研究人員正試圖改變這種狀況。
SEAS計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位候選人Udit Gupta說：“在未來十年中，設(shè)備的需求，數(shù)量和類型只會(huì)不斷增長。” “我們想知道會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生什么影響，以及我們作為一個(gè)領(lǐng)域應(yīng)如何考慮如何采用更可持續(xù)的做法。”
Gupta將與電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)的Robert和Suzanne案例教授的Gu-Yeon Wei以及海利家族的計(jì)算機(jī)科學(xué)教授David Brooks一起在IEEE國際研討會(huì)上發(fā)表有關(guān)計(jì)算的環(huán)境足跡的論文，高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，將于2021年3月3日發(fā)布。
SEAS研究是與Facebook（古普塔是實(shí)習(xí)生）和亞利桑那州立大學(xué)合作的一部分。
該團(tuán)隊(duì)不僅探索了從芯片架構(gòu)到數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的計(jì)算的各個(gè)方面，而且還繪制了設(shè)備從制造到回收的整個(gè)生命周期，以確定排放量*大的階段。
該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)代移動(dòng)和數(shù)據(jù)中心設(shè)備有關(guān)的大多數(shù)排放物來自硬件制造和基礎(chǔ)設(shè)施。
布魯克斯說：“許多關(guān)注點(diǎn)集中在我們?nèi)绾螠p少計(jì)算機(jī)使用的能源上，但是我們發(fā)現(xiàn)，考慮僅建造這些處理器所產(chǎn)生的排放也非常重要。” “如果制造對(duì)排放確實(shí)很重要，我們可以設(shè)計(jì)出更好的處理器嗎？我們可以降低設(shè)備的復(fù)雜性，從而降低制造排放嗎？”
研究人員試圖構(gòu)建更小、更快、功能更強(qiáng)大且更環(huán)保的電子設(shè)備
以芯片設(shè)計(jì)為例。
當(dāng)今的芯片針對(duì)大小，性能和電池壽命進(jìn)行了優(yōu)化。典型的芯片約為100平方毫米的硅，并裝有數(shù)十億個(gè)晶體管。但是在任何給定時(shí)間，僅使用該硅的一部分。實(shí)際上，如果同時(shí)啟動(dòng)所有晶體管，則該設(shè)備將耗盡其電池壽命和過熱。這種所謂的深色硅改善了設(shè)備的性能和電池壽命，但如果考慮到制造芯片所用的碳足跡，則效率極低。
“您必須問自己，增加的性能對(duì)碳的影響是什么，”魏說。“深色硅提高了能源效率，但制造成本是多少？有沒有辦法設(shè)計(jì)一種使用所有可用硅的更小巧，更智能的芯片呢？這是一個(gè)非常復(fù)雜，有趣且令人興奮的問題。”
數(shù)據(jù)中心也面臨同樣的問題。如今，數(shù)據(jù)中心（其中一些占地?cái)?shù)百萬平方英尺）占全球能源消耗的1％，預(yù)計(jì)這一數(shù)字還會(huì)增長。
隨著云計(jì)算的持續(xù)增長，將根據(jù)性能和電池壽命（而不是碳足跡）來決定在設(shè)備或數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行應(yīng)用程序的位置。
Gupta說：“我們需要問什么是綠色的，在設(shè)備或數(shù)據(jù)中心上運(yùn)行應(yīng)用程序。” “這些決定必須通過考慮應(yīng)用程序的特性，每個(gè)硬件設(shè)備的效率以及一天中變化的電網(wǎng)來優(yōu)化全球碳排放量。”
研究人員還向工業(yè)界挑戰(zhàn)，要研究制造中使用的化學(xué)物質(zhì)。
將環(huán)境影響添加到計(jì)算設(shè)計(jì)的參數(shù)中，要求從該領(lǐng)域的各個(gè)層次（從大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生到CEO）進(jìn)行大規(guī)模的文化轉(zhuǎn)變。
為此，布魯克斯與哈佛大學(xué)的EthiCS計(jì)劃合作，該計(jì)劃將哲學(xué)家直接嵌入計(jì)算機(jī)科學(xué)課程中，以教導(dǎo)學(xué)生如何思考工作中的道德和社會(huì)影響。Brooks將于今年春季在COMPSCI 146：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中包括一個(gè)有關(guān)計(jì)算可持續(xù)性的嵌入式EthiCS模塊。
研究人員還希望與SEAS環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院以及哈佛大學(xué)環(huán)境中心的研究人員合作，探討如何在政策層面實(shí)施變革。
“本文的目標(biāo)是提高人們對(duì)與計(jì)算相關(guān)的碳足跡的認(rèn)識(shí)，并挑戰(zhàn)該領(lǐng)域，將碳足跡添加到我們?cè)谠O(shè)計(jì)新流程，新計(jì)算系統(tǒng)，新硬件和新使用方式時(shí)考慮的指標(biāo)列表中。設(shè)備。我們需要將其作為整體計(jì)算開發(fā)的主要目標(biāo)。”
該論文由Facebook的Sylvia Lee，謝丹（Jordan Tse），李顯信（Hsien-Hsin S. Lee）和吳（Carole-Jean Wu）以及亞利桑那州立大學(xué)的Young Geun Kim合著。
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