浅谈信息技术和低碳经济课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,浅谈信息技术和低碳经济,*,PPT,文档演模板,Office,PPT,浅谈信息技术和低碳经济,2024/11/15,浅谈信息技术和低碳经济,浅谈信息技术和低碳经济2023/9/24浅谈信息技术和低碳经,1,一、前言,全球气候变暖正在对人类生存和发展提出了严峻挑战。去年年底举行的哥本哈根联合国气候大会，尽管其间充满着争执和摩擦，透露的信号却毋庸置疑,低碳经济时代来临已成事实,。,浅谈信息技术和低碳经济,2,一、前言 全球气候变暖正,一、前言,低碳经济是以,低能耗、低污染、低排放,为基础的经济模式。低碳经济实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP的问题，核心是能源技术和减排技术创新。,浅谈信息技术和低碳经济,3,一、前言 低碳经济是以低能,一、前言,信息通讯技术与低碳经济的关系如何？,信息通讯技术将促进还是抑制低碳经济,的发展?,就自身的碳排放量来看，信息和通信技术（ICT）所产生的温室气体排放占全球的大约2%，包括产品生产和使用。同时，作为一个产业，IT产业在力求减少自己的碳足迹，而更大的机会在于利用IT技术解决另外98%碳排放的问题,浅谈信息技术和低碳经济,4,一、前言信息通讯技术与低碳经济的关,ICT的碳足迹贯穿在ICT设备和系统的生产、使用和报废的整个生命周期。,ICT自身的碳排放量令人吃惊，不可忽视！,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,5,ICT的碳足迹贯穿在ICT设备和系统的生产、使用和报废的整个,电子垃圾,联合国最新发布的一份报告称，在未来10年，随着家用数码产品的激增，世界将面临被电子垃圾淹没的危险。据估计，全世界排放的电子垃圾将达到每年4000万吨。美国是世界上最大的电子垃圾生产国，大约每年生产330万吨的电子垃圾。之后是中国，每年的废弃量约为260万吨。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,6,电子垃圾 二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技术和低碳经,对策,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,7,对策 二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技术和低碳经济7,通信行业是耗能大户,近年来，通信行业能源消耗呈不断上升趋势，其主要原因在于,产业规模不断扩大，不断增加的服务器和基站载频消耗了大量,水电气能源。,通信在电子信息行业总能耗中所占比例不断上升，已近1/4；而,固话和移动电话所占比例也仅次于电脑显示器和服务器耗能，,分别占15%和9%的份额。,我国通信行业年耗电已经超过200亿度，正逐渐向高耗能行业,靠近。其中通信设备和机房设备成为了“耗能大户”，仅基站,空调用电一项，每年消耗用电就已超过70亿,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,8,通信行业是耗能大户 二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技,电脑的碳排放1/4来自于生产制造过程，剩下的3/4则来自使用过程。制造一台电脑需要大约吨化学物质、化石燃料和水(与生产一辆汽车不相上下)，电脑投入使用后，每年会产生吨二氧化碳。大多数电脑平均使用年后会作为垃圾填埋。填埋处的土壤可能遭到镉和汞的污染。,最新研究显示，世界上所有电脑每年会产生约万吨废气，相当于进出英国的万架普通航班排放的废气。从事信息技术调查的美国加特纳公司估计，全球信息技术设备排放的二氧化碳占到二氧化碳总排放量的左右(约10亿吨的碳排放量)，与航班产生的二氧化碳量基本相同。这一结果出乎许多人的意料。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,9,电脑的碳排放1/4来自于生产制造过程，剩下的3/4则来,当前，福布斯全球2000强企业中约有半数在能源上的开,支将超过在电脑硬件(如个人电脑和服务器)上的开支,2009年年初，英国气象局耗资3300万英镑(约3.7亿人民币),购买了一台超级计算机，用于计算气候的变化对英国将产,生何种影响，以及提升天气预报，尤其是短期预报的准确,度使4天的预报准确度达到30年前1天预报准确度的水,准。但令气象局尴尬的是，这台计算机留下巨大的“碳足,迹”其一年的二氧化碳排放量竟然高达14400吨，相当,于2400个家庭的年二氧化碳排放量。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,10,当前，福布斯全球2000强企业中约有半数在能源上的开,上海超级计算中心的10万亿次曙光4000A平均每天的电费就超过了1万多元。一年要消耗400万人民币的电费，这相当于一个小县城的耗电规模了，远远大于超级计算机自身的价值。,中石油东方地球物理公司数据中心的电耗成本更是惊人。现在拥有1万多颗CPU规模的数据中心的电费总支出每天要4.8万元，因此每年光电费成本就高达1700多万元。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,11,二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技术和低碳,在美国，全美发电的2%都用于数据中心，是一个非常可观的数字，而且还在快速增长。高额的用电量和用电成本甚至让一些拥有大规模数据中心的企业如Google、腾讯开始或筹划自建发电站。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,12,在美国，全美发电的2%都用于数据中心，是一个非常可观的数字，,Dalles是美国俄勒冈州北部哥伦比亚河（Columbia river）岸上的一个城市，Google在Dalles的边上拥有的30英亩土地，他们在这里建立了几乎是世界上最大，性能最好的数据中心。四个装备有巨大,空调,设施的仓库内，放置着数万台Internet,服务器,，这些服务器每天处理着数十亿条Google网站传递给世界各个角落的用户的数据。,这个数据中心占用了附近一个1.8GW水力发电站（这个数字和科罗拉多州的胡佛坝类似，比Sizewell B之类的英国核电站要多上50%！）的大部分电力输出,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,13,Dalles是美国俄勒冈州北部哥伦比亚河（Columbia,对策,制定相关节能标准,如何有效解决超大数据中心的高密度机架的绿色供电、散热、高功耗问题，利用风道设计、智能冷却、能量智控等技术，建设,新一代数据处理中心,，已经成为全球主要高性能计算机制造商的关注焦点之一。,提高高性能计算机每瓦特性能，需要从芯片级、系统级和基础架构级等多个层面来研究开发节能技术。目前，基于多核、低功耗技术的刀片式服务器产品就是一例。研发相关节能芯片尤其是可逆逻辑芯片也正在探索中。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,14,对策 二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技术和低碳经济1,可逆逻辑芯片,热力学第二定律,声称，封闭系统(能量不会传送出去或进来的系统)中的熵值即它的混乱程度不会减少。所以如果一个寄存器的内容被清除，它的熵将减少，那么多余的熵跑到哪儿去了呢？答案是以一种热的形式散发到计算部件的周围环境中。,热力学第二定律表明：如果人们还继续采用传统的非可逆的、清除比特的信息处理技术，如此高度密集的电路不但会因为热量而熔化，甚至会发生爆炸。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,15,可逆逻辑芯片 二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技术和低,量子计算机,量子计算机是一类遵循量子力学规律的新型计算机,量子计算机不仅运算速度快、存储量大，而且功耗低（可逆计算）。,量子计算机的研究将导致计算机科学技术的一场革命！为此，发达国家高度重视量子计算和量子通信的研究，中国在此领域处于领先水平。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,16,量子计算机 二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技术和低碳,DNA计算是利用DNA双螺旋结构和碱基互补配对规律进行信息编码，将要运算的对象映射成DNA分子链，通过生物酶的作用，生成各种数据池，再按照一定的规则将原始问题的数据运算高度并行地映射成DNA 分子链的可控的生化反应过程。最后，利用分子生物技术（如聚合链反应PCR、超声波降解、亲和层析、克隆、诱变、分子纯化、电泳、磁珠分离等），检测所需要的运算结果。,二、ICT的碳足迹及对策,DNA计算机,浅谈信息技术和低碳经济,17,DNA计算是利用DNA双螺旋结构和碱基互补配对规律进行信息编,美国Columbia大学研制的DNA计算机,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,18,美国Columbia大学研制的DNA计算机 二、ICT,优点：,强大的并行计算能力：,DNA计算每秒可并行操作10的22次方DNA串。据测算，DNA计算机的运算速度可达每秒100 万亿次浮点运算，而当前最快的巨型机，即NEC的,“,地球模拟器,”,仅为每秒36万亿次浮点运算。,极低的能耗：,能量消耗只有一台普通计算机的十亿分之一。,极高的信息存储容量,：,DNA分子具备极有效的数据结构，能在很小的空间存储海量信息。DNA分子存储数据的密度可达到18 Mbits/per inch。相当于今天高性能计算机10万倍。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,19,优点：二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技术和低碳经济,CBM处理将近一亿个人工神经元；它的计算能力相当于10 000台个人电脑，价值50万美元。,神经网络计算机,二、ICT的碳足迹及对策,神经计算机,浅谈信息技术和低碳经济,20,CBM处理将近一亿个人工神经元；它的计算能力相当于10 00,演化计算机,遗传算法,（Genetic Algorithm,GA）,是模拟遗传选择，优胜劣汰，适者生存的生物进化过程的计算模型。它是由美国Michigan 大学的J.Holland教授于1975年首先提出的。,GA是一种新的全局优化搜索算法,简单通用、鲁棒性强，适合并行分布处理，应用范围广，尤其适用于解决传统方法难以解决的复杂和非线性问题。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,21,演化计算机 遗传算法（Genetic Algorith,搜索引擎的使用会消耗大量能源，造成巨大的碳排放量。运行用户计算机需要电力，运行遍布世界各地的服务器和控制庞大的数据中心的温度更要消耗大量的电力。哈佛大学的一项研究成果表明，通过谷歌进行一次搜索会产生7克的二氧化碳，搜索两次等于煮一壶水产生的二氧化碳。不过谷歌对此纠正说，进行一次搜索会产生近0.2克碳排放，1000次谷歌搜索产生的温室气体仅相当于美国一辆汽车平均行驶一公里所产生的排放量。,二、ICT的碳足迹及对策,对策:,提高数据中心速度,降低能耗.,提高搜索模型和算法实行的速度,服务器在等量工作中消耗的能源就会减少。,浅谈信息技术和低碳经济,22,搜索引擎的使用会消耗大量能源，造成巨大的碳排放量。运行用,英国格拉斯哥大学8月底发布消息称，他们的科学家通过使用使用双赛灵思现场可编程逻辑门阵列（Xilinx FPGAs），执行信息检索和数据库文档过滤算法。结果发现，FPGA系统的搜索速度比英特尔安腾-2双核处理器要快20倍。不仅如此，FPGA芯片所耗电能也很小，每个芯片只需要消耗1.25瓦特的电能，而安腾处理器则需消耗130瓦特，从而大幅降低碳排放量。,FPGAs能够降低能耗，提升运行速度，极具潜力，如果将几个FPGAs连接到一个处理器上，将会极大提升运算速度，而只留下很少的碳足迹。将其最终应用到网络服务器上，以加快网络搜索速度，从而降低搜索引擎工作所需的能源和碳成本。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,23,英国格拉斯哥大学8月底发布消息称，他们的科学家通过使用使用双,“云计算”制定目标就是为了满足IT支撑系统高性能、低成本、可扩展、高可靠性的IT计算和存储的需要。采用“云计算”这种密集型的数据存储架构，对于IDC机房设备与能源的消耗可以起到关键作用。,二、ICT的碳足迹及对策,浅谈信息技术和低碳经济,24,二、ICT的碳足迹及对策浅谈信息技术和,Cloud Computing,云计算(Cloud Computing)是分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Compu