هل يمكن أن يكون تدفق الفيديو ضارًا بالمناخ مثل قيادة السيارة؟ حساب البصمة الكربونية المخفية للإنترنت

لقد اعتدنا على التفكير في أن التحول الرقمي يعني التحول إلى البيئة. في حين أن هذا صحيح بالنسبة لبعض الأنشطة – على سبيل المثال ، إجراء مكالمة فيديو إلى الجانب الآخر من المحيط أفضل من الطيران هناك – فإن الموقف يكون أكثر دقة في العديد من الحالات الأخرى. على سبيل المثال ، قيادة سيارة صغيرة إلى السينما مع صديق قد يكون لها انبعاثات كربونية أقل من دفق الفيلم نفسه وحده في المنزل.

كيف نصل إلى هذا الاستنتاج؟ والمثير للدهشة أن إجراء هذه التقديرات معقد إلى حد ما. هذا يرجع إلى سببين: ليس لدينا بيانات جيدة لتبدأ بها ، وحتى عندما نفعل ذلك ، غالبًا ما يكون من الصعب إجراء المقارنة مع الأنشطة البشرية الأخرى. في تقرير سبتمبر 2022 ، “مراكز البيانات وشبكات نقل البيانات”ذكرت وكالة الطاقة الدولية (IEA):

“لا توجد حاليًا بيانات شاملة حول استخدام الطاقة لجميع مشغلي مراكز البيانات على مستوى العالم ، لذا فإن هذا النطاق المقدر يعتمد على النماذج التصاعدية.”

هذا أمر رائع بالنظر إلى أننا تمكنا من تقدير الظواهر الأكثر تعقيدًا بدقة تامة. في هذه الحالة ، سنحتاج فقط إلى معلومات كمية – الطاقة الكهربائية وكمية البيانات المستخدمة – التي يمكن تحديدها بدقة كبيرة. الوضع الحالي غير مقبول ويجب معالجته قريبًا من قبل صانعي السياسات.

الحديث عن أطنان من ثاني أكسيد الكربون₂ المنبعثة ، كيلوواط / ساعة للكهرباء ، متر مكعب للغاز ، لترات من البنزين وقدرة حصانية للسيارات تسبب ارتباكًا لدى الكثيرين ، بما في ذلك الأكاديميين. لن يتمكن معظم الناس من تحديد مقدار الطاقة التي يستخدمونها يوميًا أو تحديد مستوى الانبعاثات التي تسببها هذه الأنشطة. لكنهم سيكونون قادرين على إخبارك على الفور براتبهم أو إيجارهم الشهري. تكمن سهولة الحديث عن المال في حقيقة أننا نحن البشر قررنا منذ فترة طويلة أن العملة المتداولة هي أفضل طريقة لتداول الأشياء المتباينة. نحن لا نفعل هذا من أجل استخدامنا للطاقة ، ومن هنا تأتي الصعوبة.

لا يوجد سبب لعدم تغيير الوضع ، مع ذلك: جمال مفهوم “الطاقة” هو أن الطبيعة أعطتنا إياها كرقم محفوظة في ظروف غامضة حتى عندما نغير شكله – على سبيل المثال ، من كهربائي إلى حراري. وبالتالي ، يمكننا دائمًا تحويلها إلى وحدة واحدة مريحة ، مما يسهل علينا فهم تأثير أنشطتنا على الكوكب ، بما في ذلك الأنشطة الرقمية.

التفاح على التفاح

دعونا نرى كيف يمكن أن يعمل هذا من خلال تهجئة بعض الأمثلة. نختار وحدة الطاقة لتكون كيلو وات ساعة (kWh). قدم هذا الاقتراح ديفيد ماكاي في كتابه لعام 2008 طاقة مستدامة بدون هواء ساخن. لماذا كمية الطاقة المستخدمة بدلاً من ثاني أكسيد الكربون₂ المنبعثة؟ على المستوى العالمي ، المفهومان متكافئان ، بالنظر إلى ثاني أكسيد الكربون₂ تتناسب الانبعاثات مع كمية الطاقة غير المتجددة المنتجة. لكن لا أحد منا تقريبًا لديه فكرة بديهية عن مقدار طن من ثاني أكسيد الكربون₂ هي ، ناهيك عن قيم مقياسها العالمي ، أو كيف يتم إنشاؤها. على العكس من ذلك ، يمكن لجميعنا تقريبًا قراءة فاتورة الطاقة وربطها بما تم القيام به في المنزل.

فيما يلي ثلاثة أمثلة:

• يستهلك المصباح الكهربائي بقوة 10 وات الذي يتم الاحتفاظ به لمدة ساعة 0.01 كيلو وات في الساعة من الطاقة (1 كيلو وات في الساعة = 1000 وات في الساعة).

• تستهلك السيارة التي يتم قيادتها في مدينة لمدة ساعة واحدة باستخدام متوسط ​​قوة 10 كيلو واط (حوالي 13 حصانًا) 10 كيلو واط في الساعة.

• في شمال إيطاليا خلال فصل الشتاء ، تتطلب تدفئة شقة باستخدام 10 أمتار مكعبة من الغاز حوالي 100 كيلو واط في الساعة يوميًا أو 4 كيلو واط في الساعة لكل ساعة.

عند مقارنة هذه الأنشطة مع نفس الوحدات ، من الواضح أن هناك بعض (القيادة والتدفئة) التي سيكون لها تأثير أوسع بكثير من غيرها (الإضاءة) إذا تم تقليص استخدامها.

فيلم مدته ساعتان يلوث ما يصل إلى 45 دقيقة بالسيارة

مع وضع ذلك في الاعتبار ، دعنا نحاول تقدير استخدام الإنترنت في نفس الوحدات. ما نحن عليه الآن هو مقدار الطاقة لكمية معينة من البيانات المنقولة ، معبراً عنها بالجيجابايت (GB). كما ذكرنا ، من المدهش أنه لا توجد أرقام متسقة متاحة. تتراوح التقديرات من 0.1 كيلو واط في الساعة لكل جيجابايت (أندريه، Huwaei) إلى 10 كيلو واط ساعة لكل جيجابايت (ادامسونو مجلة ستانفورد) – 100 مرة أكثر. يبدو أن الرقم الأقل يفترض قدرًا غير واقعي من البيانات ، ما يقرب من 10 أضعاف تلك التي أبلغ عنها البنك الدولي ، ويعني ضمنيًا متوسط ​​استخدام البيانات في جميع أنحاء العالم والذي لا يزال غير شائع حتى بالنسبة للعالم الغربي (3000 جيجا بايت في السنة بدلاً من 300). من ناحية أخرى ، يبدو أن التقدير الأعلى لم يأخذ في الاعتبار التطورات الأخيرة في كفاءة الطاقة بسبب التقنيات الجديدة.

يبدو أن قيمة 1 كيلو وات في الساعة لكل جيجابايت يمكن أن تكون تقديرًا معقولاً لتكلفة الطاقة الحالية للبيانات. باستخدام هذا التقدير ، يمكننا الآن مقارنة استخدام الطاقة للبيانات بسهولة أكبر مع الأنشطة البشرية الأخرى. على سبيل المثال ، يبلغ حجم الفيلم الذي تبلغ مدته ساعتان بدقة 4K حوالي 7 جيجابايت ، أو ما يقرب من 7 كيلو واط في الساعة من الطاقة ، مقارنة بمحرك السيارة لمدة 45 دقيقة. هذا أمر محير للعقل بالنسبة لشيء نعتبره غير مادي. ستجعلك التقديرات المماثلة تكتشف أن 300 عملية بحث على Google تستخدم حوالي 0.1 كيلو واط في الساعة ، وهي نفس الطاقة المطلوبة لغلي لتر واحد من الماء بدءًا من 20 درجة مئوية ، وهو إدراك آخر محير للعقل.

من الممكن والمعقول أن تجعل التكنولوجيا الإنترنت أكثر كفاءة في استخدام الطاقة – وهذا ما يحاول العديد منا نحن الفيزيائيين المساعدة أثناء دراسة المواد والأساليب الجديدة لتخزين البيانات ومعالجتها. ومع ذلك ، إذا واصلنا زيادة استخدام البيانات ، فلن نقلل من استخدامنا للطاقة. على سبيل المثال ، تتطلب الأفلام بدقة 8K بيانات أكثر أربع مرات من دقة 4K.

الاستهلاك في ارتفاع

والدليل هو أنه لعدة سنوات حتى الآن ، كان الاستهلاك السنوي للطاقة للبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات لا يقل عن 2000 تيراواط ساعة ، أي 5٪ من استخدام الكهرباء العالمي. تشير التوقعات إلى أننا سنصل إلى 10٪ بحلول عام 2030، مما يشير إلى أن التكنولوجيا قد لا تستمر ما لم نقدم مناهج أساسية جديدة.

ليس هناك شك في أن الإنترنت والحياة الرقمية توفر فرصة رائعة لتقليل استخدامنا للطاقة وتقليل بصمتنا الكربونية. على سبيل المثال ، شخص واحد في رحلة طيران طويلة المدى محملة بالكامل ذهابًا وإيابًا – على سبيل المثال من البندقية ، إيطاليا ، إلى لوس أنجلوس ، كاليفورنيا – لحضور اجتماع شخصي له تكلفة طاقة تبلغ 10000 كيلو واط في الساعة. باستخدام التقديرات أعلاه ، قد يستغرق الأمر ثمانية أشهر من اجتماعات الفيديو التي تستغرق 12 ساعة بدقة 4K حتى يستهلك هذا الشخص نفس الطاقة. في هذه الحالة ، ليس هناك شك في أن البث ، وليس الطيران ، هو الخيار الأفضل.

ومع ذلك ، كما هو الحال مع جميع التقنيات ، فإن استخدام الإنترنت له تكلفة طاقة. يتناسب مع كمية البيانات المنقولة ، ويكون الاستخدام أعلى مع الصور وخاصة الفيديو. عند استخدامه بكثافة ، يصبح تأثيره مشابهًا للأنشطة التي ندركها بالفعل على أنها متعطشة للطاقة ، مثل قيادة السيارة. من الواضح أننا بحاجة إلى أرقام أكثر دقة لاتخاذ الإجراءات المناسبة على المستوى السياسي.

قبل الحصول عليها ، يمكننا كأفراد استخدام البيانات بطريقة تراعي:

• قم بإيقاف تشغيل الكاميرا عند عدم الحاجة إليها في مكالمة فيديو.

• قلل دقة الفيديو عندما يكون ذلك ممكنًا ، خاصة على الشاشات الصغيرة.

• شاهد الأفلام عندما يتم بثها بدلاً من استخدام الخدمات حسب الطلب ، والتي تتطلب قوة وبيانات حسابية مخصصة لكل عارض.

• أخيرًا ، لنبدأ في التفكير بالكيلووات ساعة حول كل ما نقوم به ، ونقوم بدورنا للمساعدة في تنفيذ مثل هذا المعيار. بهذه الطريقة ، سنتحدث بنفس عملة الطاقة ، كما نتحدث بالمال.

للمساعدة في تحقيق ذلك ، اكتب إلى شركة الغاز الخاصة بك ، ومصنع السيارات ، ومتجر البقالة وأي مصنّعين لحملهم على تقديم أرقام بالكيلووات في الساعة لكل شيء يبيعونه. سيتيح لنا ذلك إنشاء “محافظ طاقة” فردية وتحديد كيفية إنفاق ما لدينا بطريقة مستدامة وبالتالي الوصول إلى أهدافنا المناخية. بمجرد تحديد هذه الأهداف بطريقة واضحة وملموسة ، سيكون من الأسهل على الأفراد والشركات والحكومات اتخاذ مسار معقول للعمل كل يوم ، في كل الأشياء الكبيرة والصغيرة.

جزء من الإحباط الذي يعاني منه الكثير منا هذه الأيام هو أننا نشعر بالعجز أمام تغير المناخ لأننا لا نملك تمثيلًا ملموسًا لكيفية القيام بشيء حيال ذلك في حياتنا اليومية. من خلال الحديث عن المشاكل في الوحدات التي نفهمها وندركها ، سنقوم بسد الفجوة بين المقياسين المحلي والعالمي ، وبالتالي نكون أكثر فاعلية في أفعالنا.