Tecnologia Científica

Menor, mais rápido, mais ecola³gico
Examinando o impacto ambiental da computaa§a£o e o futuro da computaa§a£o verde
Por Leah Burrows - 02/03/2021


Craig Dennis / Pexels

Quando vocêpensa sobre sua pegada de carbono, o que vem a  mente? Dirigindo e voando, provavelmente. Talvez o consumo de energia em casa ou as entregas dia¡rias da Amazon. Mas que tal assistir ao Netflix ou fazer reuniaµes com o Zoom? Já pensou na pegada de carbono dos chips de sila­cio dentro do seu telefone, smartwatch ou nos inúmeros outros dispositivos dentro de sua casa?

Cada aspecto da computação moderna, do menor chip ao maior data center, vem com uma etiqueta de prea§o de carbono. Por quase um século, a indústria de tecnologia e o campo da computação como um todo se concentraram na construção de dispositivos menores, mais rápidos e mais poderosos - mas poucos consideraram seu impacto ambiental geral.

Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson estãotentando mudar isso.

“Na próxima década, a demanda, o número e os tipos de dispositivos são va£o crescer”, disse Udit Gupta, um Ph.D. candidato em Ciência da Computação pelo SEAS. “Queremos saber que impacto isso tera¡ no meio ambiente e como nós, como campo, devemos pensar em como adotar prática s mais sustenta¡veis.”

Gupta, junto com Gu-Yeon Wei, o Robert e Suzanne Case Professor de Engenharia Elanãtrica e Ciência da Computação, e David Brooks, o Haley Family Professor de Ciência da Computação, apresentara£o um artigo sobre a pegada ambiental da computação no Simpa³sio Internacional IEEE sobre Arquitetura de computador de alto desempenho em 3 de mara§o de 2021.

A pesquisa SEAS éparte de uma colaboração com o Facebook, onde Gupta éestagia¡ria, e a Arizona State University.

A equipe não apenas explorou todos os aspectos da computação, da arquitetura do chip ao design do data center, mas também mapeou toda a vida útil de um dispositivo, da fabricação a  reciclagem, para identificar os esta¡gios onde ocorre a maioria das emissaµes.

Eles descobriram que a maioria das emissaµes relacionadas a equipamentos modernos ma³veis e de data center vão da fabricação e infraestrutura de hardware.

“Muito do foco tem sido em como reduzimos a quantidade de energia usada pelos computadores, mas descobrimos que também émuito importante pensar sobre as emissaµes de apenas construir esses processadores”, disse Brooks. “Se a fabricação érealmente importante para as emissaµes, podemos projetar processadores melhores? Podemos reduzir a complexidade de nossos dispositivos para que as emissaµes de fabricação sejam menores? ”

Veja o design do chip, por exemplo.

Os chips de hoje são otimizados para tamanho, desempenho e duração da bateria. O chip ta­pico tem cerca de 100 mila­metros quadrados de sila­cio e aloja bilhaµes de transistores. Mas a qualquer momento, apenas uma parte desse sila­cio estãosendo usada. Na verdade, se todos os transistores fossem acionados ao mesmo tempo, o dispositivo esgotaria a vida útil da bateria e superaqueceria. O chamado sila­cio escuro melhora o desempenho de um dispositivo e a vida útil da bateria, mas éextremamente ineficiente se vocêconsiderar a pegada de carbono necessa¡ria a  fabricação do chip.

“Vocaª precisa se perguntar qual éo impacto de carbono desse desempenho agregado”, disse Wei. “O sila­cio escuro oferece um aumento na eficiência energanãtica, mas qual éo custo em termos de fabricação? Existe uma maneira de projetar um chip menor e mais inteligente que usa todo o sila­cio dispona­vel? Esse éum problema realmente intrincado, interessante e empolgante. ”

Os mesmos problemas enfrentam os data centers. Hoje, os data centers, alguns dos quais ocupam muitos milhões de metros quadrados, respondem por 1% do consumo global de energia, um número que deve crescer.

Conforme a computação em nuvem continua a crescer, as decisaµes sobre onde executar os aplicativos - em um dispositivo ou em um data center - estãosendo tomadas com base no desempenho e na vida útil da bateria, não na pegada de carbono.

Precisamos estar perguntando o que émais ecola³gico, rodando aplicativos no dispositivo ou em um data center ”, disse Gupta. “Essas decisaµes devem ser otimizadas para as emissaµes globais de carbono, levando em consideração as caracteri­sticas da aplicação, a eficiência de cada dispositivo de hardware e a variação das redes de energia ao longo do dia.”

Os pesquisadores também estãodesafiando a indústria a examinar os produtos químicos usados ​​na fabricação. 

Adicionar impacto ambiental aos parametros de design computacional requer uma mudança cultural massiva em todos os na­veis do campo, desde alunos de graduação em ciência da computação atéCEOs.

Para esse fim, Brooks fez parceria com Embedded EthiCS , um programa de Harvard que incorpora fila³sofos diretamente em cursos de ciência da computação para ensinar os alunos a refletir sobre as implicações anãticas e sociais de seu trabalho. Brooks estãoincluindo um ma³dulo Embedded EthiCS sobre sustentabilidade computacional no “COMPSCI 146: Computer Architecture” neste semestre.

Os pesquisadores também esperam fazer parceria com professores de Ciências Ambientais e Engenharia da SEAS e do Centro para o Meio Ambiente da Universidade de Harvard para explorar como promovermudanças emnívelde pola­tica.

“O objetivo deste artigo éaumentar a conscientização sobre a pegada de carbono associada a  computação e desafiar o campo a adicionar pegada de carbono a  lista de manãtricas que consideramos ao projetar novos processos, novos sistemas de computação, novo hardware e novas maneiras de usar dispositivos. Precisamos que isso seja um objetivo principal no desenvolvimento da computação em geral ”, disse Wei.

O artigo foi coautor de Sylvia Lee, Jordan Tse, Hsien-Hsin S. Lee e Carole-Jean Wu do Facebook e Young Geun Kim da Arizona State University.

 

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