Почему нам необходимо ограничение скорости интернета

Привет, это Майк Копалкин с новым переводом LOW←TECH Magazine.

Интернет создал пространство свободы, самовыражения и общения на любых расстояниях и был революционен на технологическом уровне 90-х годов. Устройства совершенствовались, уменьшались и дешевели, линии связи разрастались, скорость передачи увеличивалась. В какой-то момент, кажется, мы перестали осознавать масштаб этой инфраструктуры, принимая ее как должное.

Это наш второй материал LOW←TECH Magazine. Статья 2015-го года посвящена необходимости ограничения скорости интернета, пределах источников энергии и их истощению. Возможно, в 2020 она покажется слегка запоздалой (и нудной), поэтому приведенные показатели сегодня можно считать выше. Вес оригинальной страницы на сайте журнала — 73.95 КБ.

LOW←TECH Magazine — журнал о «низких технологиях», который отказывается полагать, что каждая проблема имеет хайтек-решение. Это журналистский проект о диайвае, неолуддизме, истории, программировании, пермакультуре и освобождении Земли. С 2018 года сайт LOW←TECH работает на сервере со 100% солнечным питанием, а с 2019 года журнал доступен в печатной версии в двух томах.

Предыдущая (и первая из цикла о LOW-TECH) статья коснулась низкотехнологичных веб-сайтов и была посвящена тому, сколько энергии использует интернет, как ее сократить и зачем вам альтернатива в виде сайта на солнечных батареях, который может отключаться в плохую погоду. Она собрала около шести тысяч просмотров в телеграме и сейчас основатель проекта Крис де Декер добавляет перевод на сайт. Надеемся, та же участь постигнет и следующие материалы. Мы воодушевлены такими результатами и постараемся готовить перевод одной статьи каждые две недели.


перевод:
майк копалкин
редактура: иван человеков, стася кхукхуренко

оригинал: Why We Need a Speed Limit for the Internet, Low Tech Magazine,19/10/2015. Kris De Decker под редакцией Jenna Collett

Примерное время чтения: 20 минут.
Если вы нашли ошибку, напишите нам в телеграме на @tastetheanswer_bot

Патреон | Тейст в Телеграме | Тейст Вконтакте


В статье:

  1. Как много энергии потребляет Интернет?
  2. Восемь миллиардов велосипедистов на генераторах, питающих Интернет
  3. Увеличение доли энергопотребления на пользователя
  4. Высокоскоростной беспроводной Интернет
  5. Больше времени онлайн
  6. Увеличение битрейта музыки и видео
  7. Так экономит ли энергию Интернет?
  8. Время и расстояние
  9. Эффект рикошета
  10. Энергоэффективность стимулирует энергопотребление
  11. Достаток
  12. Ограничение скорости для Интернета
"Always online". Фото: Matthew G. CC. //Всегда на связи

В сравнении с проведением времени вживую, онлайн-жизнь кажется менее вредной для окружающей среды. Это связано с совершенствованием инфраструктуры и устройств доступа к интернету, что повышает их энергоэффективность.

Для интернета такие достижения имеют обратный эффект: поскольку сеть становится более энергоэффективной, ее общее потребление электричества увеличивается за счет роста популярности и доступности. Эту тенденцию можно остановить только тогда, когда мы ограничим свою потребность в цифровой связи.

Хотя эту стратегию мы применяем в других случаях, например, поощряя людей есть меньше мяса или снижать термостат системы отопления, ограничение спроса является спорным применительно к интернету. Отчасти потому, что мало кто видит связь между своими данными и энергией.

Как много энергии потребляет Интернет?

Из-за сложности сети и ее быстро меняющейся природы, никто не знает наверняка, сколько энергии ей нужно. Оценки общего потребления электричества сильно разнятся. Одна из причин расхождения между результатами в том, что многие исследователи рассматривают лишь часть инфраструктуры, которую мы называем интернетом.

В последние годы основное внимание уделялось использованию энергии серверами и центрами обработки данных, которые хранят всю информацию. Для сравнения, больше электричества использует комбинация настольных компьютеров, ноутбуков и смартфонов в онлайне, сетевая инфраструктура, которая передает информацию между ними и серверами, и производство «железа» — серверов, конечных и сетевых устройств [1].

Второй фактор — время. Интернет-инфраструктура растет и развивается, а результаты исследований об использовании энергии применимы только к изучаемому году. Наконец, как и во всех научных исследованиях, основы для расчетов различаются моделями, методами и допущениями, а иногда оказываются предвзятыми из-за убеждений или конфликта интересов. Например, никого не удивит, что расследование Американской коалицией за чистую угольную электроэнергию (American Coalition for Clean Coal Electricity) об использовании энергии интернетом выявило более высокое потребление электричества, чем отчет, написанный самой индустрией информационных и коммуникационных технологий [2,3].

Восемь миллиардов велосипедистов на генераторах, питающих интернет

Пытаясь учесть все это, мы выбрали, как представляется, самый последний, полный, честный и прозрачный отчет о структуре интернета. В нем делается вывод, что в 2012 году глобальная сеть связи потребила 1815 ТВт⋅ч электроэнергии [4]. Это 8% мирового производства электроэнергии в том же году (22 740 ТВт⋅ч) [5,6].

Если бы мы попытались запитать интернет (в 2012 г.) с помощью педальных генераторов, каждый из которых вырабатывает 70 ватт электроэнергии, нам понадобилось бы 8,2 миллиарда человек, крутящих педали в три смены по восемь часов в течение 365 дней в году. Электричество для конечных устройств включено в эти цифры, поэтому велосипедисты могут использовать свои смартфоны или ноутбуки во время работы. Солнечная или ветровая энергия не являются мегарешением: 1815 ТВт⋅ч — это в три раза больше электричества от всех ветряных и солнечных энергетических установок в 2012 году по всему миру [7].

Сегодняшний интернет не может питаться от возобновляемых источников энергии. Изображение: Wikimedia Commons.

По оценкам этих исследователей, к 2017 году потребление электроэнергии в интернете возрастет от 2 547 ТВт⋅ч (сценарий ожидаемого роста) до 3422 ТВт⋅ч (наихудший сценарий). Если реализуется наихудший сценарий, потребление энергии интернетом почти удвоится всего за 5 лет. Обратите внимание, что дальнейшие улучшения энергоэффективности уже включены в эти результаты. Без повышения эффективности энергопотребление интернета будет удваиваться каждые два года после увеличения трафика данных [8]. 

Увеличение доли энергопотребления на пользователя

Сетевой трафик растет намного быстрее, чем количество пользователей (45% против 6-7% ежегодно) [9]. Для этого есть две основные причины. Пе��вая — эволюция в сторону портативных вычислительных устройств и беспроводного доступа в интернет. Вторая — увеличивающийся битрейт (количество бит на единицу времени для потоковых данных — прим. ред.) контента, что вызвано цифровизацией телевидения и популярностью потокового видео.

Увеличение энергопотребления интернетом происходит не из-за растущего числа пользователей. Скорее, это вызвано ростом удельного потребления энергии на каждого человека.

В последние годы наблюдается рост альтернатив настольному компьютеру: сначала это был ноутбук, затем планшет и смартфон. Последний находится на пути к 100% популярности: их используют 84% населения богатых стран [9, 4]. Эти устройства потребляют значительно меньше электричества, чем настольные компьютеры, как в процессе эксплуатации, так и в производстве, что придает им ауру энергоэкономных. Но у них есть другие эффекты, компенсирующие это преимущество.

Смартфоны переносят большую часть вычислительных усилий (и, следовательно, используют больше энергии) с конечного устройства на центр обработки данных: быстрое внедрение смартфонов сочетается с таким же быстрым ростом облачных компьютерных услуг, которые позволяют юзерам преодолеть ограничения по объему памяти и вычислительной мощности мобильных устройств [4, 10]. Поскольку данные, подлежащие обработке, и результат должны быть переданы с устройства клиента в центр обработки данных и обратно, сетевая инфраструктура также увеличивает потребление энергии. 

Высокоскоростной беспроводной интернет

Перенос основных вычислений в дата-центры может повысить общую эффективность некоторых вычислительных задач. Так можно снизить общее энергопотребление, ведь энергоэффективность серверов в центрах обработки данных выше, чем у наших конечных устройств. Однако это не распространяется на смартфоны, которые подключаются к интернету по беспроводной сети с использованием широкополосного доступа 3G или 4G. Использование энергии в сети сильно зависит от технологии локального доступа: «последней мили», которая соединяет пользователя с магистралью Интернета.

Проводное соединение (DSL, кабель, оптоволокно) является наиболее энергоэффективным способом доступа к сети. Беспроводной доступ через WiFi увеличивает потребление энергии, но незначительно [11, 12]. Если беспроводной доступ осуществляется через вышку сотовой сети, потребление энергии возрастает. Беспроводной трафик через 3G потребляет в 15 раз больше энергии, чем WiFi, а 4G — в 23 раза больше [13, 4, 14]. Настольные компьютеры обычно подключаются к интернету через проводную связь, но ноутбуки, планшеты и смартфоны подключены по беспроводной: либо через WiFi, либо через сотовую сеть.

Беспроводной трафик через 3G потребляет в 15 раз больше энергии, чем WiFi, в то время как 4G потребляет в 23 раза больше. Изображение: jerry0984. CC.

Рост трафика мобильной передачи данных был несколько ограничен «разгрузкой» на WiFi: пользователи ограничивают возможность подключения к данным с помощью 3G из-за значительно более высоких затрат и низкой производительности сети [4]. Вместо этого они подключаются к сетям WiFi, которые становятся все более доступными.

С развитием 4G преимущество WiFi в скорости исчезает: 4G обладает сопоставимой или большей пропускной способностью сети по сравнению с WiFi [13]. Большинство сетевых операторов находятся в процессе масштабного развертывания 4G. Число глобальных соединений 4G более чем удвоилось с 200 миллионов в конце 2013 года до 490 миллионов в конце 2014 года, и, по прогнозам, достигнет 875 миллионов к концу 2015 года  [10, 15, 16].

Больше времени онлайн

Сочетание портативных вычислительных устройств и беспроводного доступа в интернет также увеличивает время, которое мы проводим в интернете. [10] Эта тенденция началась не со смартфонов. Ожидалось, что ноутбуки снизят энергопотребление интернета, но они повысили его, потому что люди воспользовались удобством и мобильностью ноутбука, чтобы гораздо чаще быть онлайн. «Только с ноутбуком компьютер вошел в гостиную» [17].

Смартфоны являются следующим шагом в этой эволюции. Они позволяют использовать данные по всему дому и за его пределами, параллельно с более традиционными вычислениями [18]. Например, полевые исследования показали, что смартфоны интенсивно используются для заполнения «мертвого времени» — небольших промежутков времени без конкретного занятия. Оно часто воспринимается как непродуктивное — это ожидание, поездка на работу, скука, перерывы на кофе или «социальные ситуации, которые недостаточно стимулируют». Смартфоны также стали играть важную роль в засыпании и пробуждении, ведь с ними провожают вечер и начинают утро [18].

Мы используем энергоэффективные устройства дольше и вместе с этим отправляем всё больше и больше данных по всемирной инфраструктуре.

Говоря об этих тенденциях, нужно понимать, что не каждый смартфон может заменить ноутбук или настольный компьютер. Оба используются наравне друг с другом и даже одновременно. В итоге, благодаря смартфонам и беспроводному интернету мы теперь подключаемся к сети в любом месте и в любое время, используя наши все более энергоемкие устройства дольше, и вместе с этим отправляем всё больше и больше данных по всемирной инфраструктуре [18, 19].

В результате увеличивается потребление энергии самими мобильными устройствами и, что гораздо важнее, центрами обработки данных и сетевой инфраструктурой. Кроме того, для звонка с помощью смартфона необходимо больше энергии, чем для звонка с проводного телефона.

Увеличение битрейта музыки и видео

Вторым ключевым фактором роста энергопотребления в расчете на одного пользователя Интернета является увеличение битрейта контента. Интернет начинался как текстовая среда, но изображения, музыка и видео стали столь же важными. Загрузка текстовой страницы требует очень мало энергии. Например, весь текст блога Low-Tech Magazine — около 100 статей — может быть упакован в менее чем 9 мегабайт (МБ) данных. Сравните это с одним изображением высокого разрешения, которое легко достигает 3 МБ. Или 8-минутным видео YouTube стандартного качества, которое начинается с 30 МБ. Это в три раза больше данных, необходимых для всех слов в этом блоге.  

Поскольку потребление энергии увеличивается с каждым битом данных, важно, что именно мы делаем в интернете. Оказывается, мы чаще используем сеть для контента с высоким битрейтом, особенно видео. В 2012 году видеотрафик составлял 57% всего интернет-трафика (без учета обмена видео через P2P-сети). Ожидается увеличение до 69% в 2017 году [20].


Поезда энергоэффективны. Мобильные вычисления — нет. Изображение: Nicolas Nova.

Если видео и беспроводной доступ являются ключевыми факторами, стоящими за растущим потреблением энергии в Интернете, то беспроводное видео является наихудшим сочетанием. И именно эта доля трафика растет быстрее всего. Согласно последнему отчету Cisco Visual Networking Index, мобильный видео-трафик вырастет до 72% от общего трафика мобильных данных в 2019 году [10]:

«Когда возможности устройства сочетаются с более быстрой и высокой пропускной способностью, это приводит к широкому распространению видеоприложений, которые увеличивают трафик данных по сети. По мере увеличения скорости соединения с мобильной сетью, средний битрейт контента по мобильной связи будет больше. Видео высокой четкости будет более популярным, также ожидается увеличение доли потокового контента по сравнению с файловой загрузкой. Сдвиг в сторону видео по запросу повлияет на мобильные сети так же, как на фиксированные сети».

На энергопотребление влияет не только скорость передачи данных, но и тип предоставляемой услуги. Короткие задержки не страшны для электронной почты, просмотра веб-страниц, загрузки видео и аудио-файлов. Но для услуг реального времени — видеоконференций и потоковой передачи аудио и видео — задержка недопустима. Это требует более производительной сети и большего количества энергии.

Так экономит ли энергию Интернет?

Растущее использование электричества зачастую объясняется тем, что сеть экономит больше энергии, чем потребляет: онлайн-сервисы заменяют другие более энергоемкие виды деятельности [12]. Например, видеоконференция вместо самолета или автомобиля, и загрузка или потоковая передача цифрового мультимедиа вместо производства и отправки DVD, CD, книг, журналов или газет.

Одно исследование 2011 года показало: заменяя каждую четвертую поездку на самолете видеоконференцией, мы экономим примерно столько же энергии, сколько потребляет весь интернет. В то время как другое исследование 2014 года утверждает, что «видеоконференции используют не более 7% энергии личной встречи» [21, 22]. Что касается цифровых медиа, там же указано, что переключение всех DVD-просмотров на потоковое видео в США приведет к экономии, равной энергии от покрытия потребностей в электричестве почти 200 000 американских домохозяйств в год [23]. Или же вот: в 2010 году исследование показало, что потоковое воспроизведение фильма потребляло от 30 до 78% энергии традиционных сетей проката DVD, в которых DVD отправляется по почте клиенту, который должен вернуть диск после просмотра [24].

Поскольку оценки энергоемкости интернета варьируются на четыре порядка, легко спроектировать такой конечный результат, какой вы хотите.

Есть некоторые фундаментальные проблемы: на результаты большое влияние оказывает то, как вы рассчитываете использование энергии в интернете. Если мы посмотрим потребление энергии на бит передаваемых данных («энергоинтенсивность» интернета), то результаты варьируются от 0,00064 до 136 киловатт-часов на гигабайт (кВт⋅ч / ГБ), что составляет разницу в четыре порядка [12, 18]. Исследователи этого наблюдения постановили: вопросы вроде «является ли скачивание фильма более энергоэффективным, чем покупка DVD (если да, то в какой степени), или лучше ли было бы встретиться по видеозвонку вместо поездки для встречи лицом к лицу» — это вопросы, на которые нельзя удовлетворительно ответить с такими расходящимися оценками влияния [12].

Кроме того, исследователи должны сделать множество дополнительных предположений, которые могут определить конечный результат. Если сравнить видеоконференции с полетом на самолете, то на какое расстояние? Самолет полон или нет? В каком году он был построен? С другой стороны, сколько времени занимает видеоконференция? Это происходит по проводной или беспроводной сети доступа? Используете ли вы ноутбук или высококачественную систему дистанционного присутствия? Когда вы транслируете музыку, слушаете ли вы песню один или двадцать раз? Если вы покупаете DVD, вы приезжаете в магазин на машине или на велосипеде? Сколько длится поездка? Вы покупаете только DVD или другие вещи тоже?

Время и расстояние

На такие вопросы можно ответить так, чтобы получить любой желаемый результат. Вот почему лучше сосредоточиться на механизмах, которые повышают энергоэффективность автономных и онлайн услуг, которые ученые называют «анализом чувствительности». Стоит отметить, что большинство исследователей проводят такой анализ, но его результаты обычно не отражают во введении к статье, не говоря уже о сопроводительном пресс-релизе.

Одно из важнейших отличий между онлайн и офлайн сервисами — это значение времени. В интернете потребление энергии увеличивается со временем активности. Если вы читаете две статьи вместо одной на цифровом новостном сайте, вы потребляете больше энергии. Но если вы покупаете газету, потребление энергии не зависит от количества статей, которые вы прочитали. Газету могут читать даже два человека, так что потребление энергии на человека уменьшается вдвое.

Высокопроизводительная система телеприсутствия. Image: Wikipedia Commons. Courtesy of Tandberg Cooperation.

Кроме времени есть фактор расстояния. Вне интернета энергопотребление увеличивается с расстоянием, потому что транспортировка человека или продукта составляет большую часть общего потребления энергии. Разве что это не касается онлайн-мероприятий, где расстояние практически неважно. 

Анализ чувствительности (оценка влияния изменения исходных параметров проекта на его конечные характеристики — прим.ред.) дает необычные выводы. Например, потоковая передача музыкального альбома через интернет может требовать больше энергии в 27 раз, чем ушло бы на изготовление и транспортировку его компакт-диска [25]. Чтение цифровой газеты на настольном ПК потребляет больше энергии, чем чтение бумажной версии (считая с момента, когда продолжительность чтения превышает один час и четверть, и если ее читает один человек [26]). Или, как в вышеупомянутом исследовании энергетических преимуществ видеоконференции, уменьшение дальности поездки участника из другой страны с 5000 до 333 км делает поездку лично более энергоэффективной, чем видеоконференцсвязь с высокопроизводительной системой телеприсутствия. А если онлайн-конференция занимает не 5, а 75 часов — энергоэффективнее преодолеть эти 5000 км [22].

Эффекты рикошета 

Преимущество видеоконференций в энергоэффективности выглядит довольно убедительно, потому что 75-часовые встречи не популярны. Тем не менее, нам все еще нужно обсудить, что является наиболее важной проблемой в исследованиях, которые заявляют о преимуществах онлайн-сервисов: они обычно не учитывают эффект рикошета. Он относится к ситуации, в которой положительный эффект технологий с улучшенной эффективностью компенсируется систематическими факторами или поведением пользователя. Например, новые технологии редко заменяют существующие напрямую — обычно они используются вместе, что сводит на нет предлагаемую экономию энергии [27].

Не каждый звонок по видеоконференции заменяет именно физическое путешествие. Он также может заменить телефонный звонок или электронную почту, и в этих случаях потребление энергии возрастает, а не снижается [22]. Аналогично, не каждый потоковый видео- или музыкальный альбом заменяет физический DVD или CD. Удобство потоковой передачи и продвижение портативных конечных устройств с беспроводным доступом приводит к увеличению времени просмотра видео и прослушивания музыки [23] за счет других действий, которые могут включать чтение, наблюдение за окружением или участие в разговоре.

Видеоконференция также может заменить телефонный звонок или электронную почту, и в этих случаях потребление энергии возрастает, а не снижается.

Поскольку сетевая инфраструктура с каждым годом становится все более ресурсосберегаемой (ведь потребление энерг��и на бит передаваемых данных продолжает снижаться), часто отмечается, что онлайн-активность со временем тоже станет более энергоэффективной по сравнению с действиями офлайн [3]. Однако, скорость передачи цифрового контента также увеличивается.

Это связано не только с растущей популярностью видеоприложений, но и с увеличением битрейта самих видео. Следовательно, будущие улучшения эффективности сетевой инфраструктуры принесут более качественные фильмы и видеоконференции, а не экономию энергии. Согласно нескольким исследованиям, скорости передачи данных растут быстрее, чем энергоэффективность, так что зеленые выгоды онлайн-альтернатив сходят на нет [22, 23, 24].

Энергоэффективность стимулирует использование энергии

Эффект рикошета часто представляется как спорная проблема, которая может быть или не быть. По крайней мере, когда дело доходит до вычислений и интернета, это железный закон. Эффект проявляется в том, что энергоемкость интернета (энергия, используемая на единицу отправленной информации) уменьшается, а общее потребление энергии интернетом увеличивается.

Это также очевидно в эволюции микропроцессоров. Потребление электроэнергии при изготовлении микропроцессора снизилось с 0,028 кВт⋅ч на МГц в 1995 году до 0,001 кВт⋅ч на МГц в 2006 году в результате улучшений производственных процессов [28]. Но это не привело к соответствующему сокращению использования энергии в микропроцессорах. Расширенная функциональность — более быстрые микропроцессоры — сводит на нет повышение эффективности на МГц. Фактически, этот эффект рикошета стал известен как закон Мура, который движет прогресс в вычислительной технике [27, 28].

Изображение: miniyo73.

Другими словами, в то время как энергосбережение почти повсеместно представляется как решение для растущего энергопотребления интернета, она фактически является ему причиной. Когда компьютеры еще использовали вакуумные лампы, а не транзисторы на кристалле, мощность одной машины могла достигать 140 киловатт. Современные компьютеры как минимум в тысячу раз более энергоэффективны, но именно благодаря этому они теперь у всех на столе и у каждого в кармане. Между тем, общее энергопотребление всех этих более экономных машин в несколько раз превосходит общее энергопотребление всех компьютеров с вакуумными трубками.

Достаток

В итоге мы видим, что интернет влияет на использование энергии на трех уровнях. Первый из них — это прямое воздействие посредством производства, эксплуатации и утилизации всех устройств, составляющих инфраструктуру интернета: конечных устройств, центров обработки данных, сети и производства. На втором уровне косвенное влияние оказывают возможности интернета изменять такие вещи, как потребление медиа или физические поездки, что приводит к уменьшению или увеличению потребления энергии. На третьем интернет меняет модели потребления, вносит технологические и социальные изменения и способствует экономическому росту [27, 28]. Более высокие уровни этой пирамиды значительно важнее, чем прямое воздействие, несмотря на то, что им уделяется очень мало внимания [28].

«Интернет влечет за собой прогрессивную глобализацию экономики, которая до сих пор вызывала увеличение транспортировки материальных продуктов и людей… Эффект индукции, возникающий в результате глобализации рынков и распределенных форм производства благодаря сетям электросвязи, явно уводит с пути экологической устойчивости… Наконец, информационное общество также означает ускорение инновационных процессов и, следовательно, ускорение девальвации существующего новым, будь то аппаратное или программное обеспечение, технические продукты или человеческие навыки и знания» [27].

Никто не может отрицать, что интернет способен экономить энергию в отдельных случаях, но в целом преобладающая тенденция заключается в увеличении энергопотребления. Эта тенденция сохранится, если мы не будем действовать. Нет ограничений по скорости передачи цифровых данных. Blu-ray обеспечивает превосходное качество просмотра при размерах данных от 25 до 50 ГБ, что в пять-десять раз превышает размер HD-видео. С домашними 3D-кинотеатрами мы можем представить, что будущие фильмы будут иметь размер 150 ГБ, а голографические фильмы — до 1000 ГБ [24].

Также нет никаких ограничений на скорость передачи беспроводных интернет-соединений. Инженеры уже готовят будущий запуск 5G, который еще быстрее 4G, но потребляет еще больше энергии. Там нет даже ограничения на количество интернет-соединений. Концепция «Интернета вещей» предусматривает, что в будущем все устройства могут быть подключены к Интернету, и эта тенденция уже наблюдается [4, 10]. И давайте не будем забывать, что на данный момент только 40% населения мира имеет к нему доступ.

Изображение: Gongashan.

Короче говоря, нет никаких ограничений для роста, когда речь заходит об интернете, за исключением самого энергоснабжения. Это делает его уникальным. Например, в то время как эффект рикошета также очевиден в автомобилях, существуют дополнительные ограничения, которые мешают их энергопотреблению расти без ослабления. Автомобили не могут становиться больше или тяжелее до бесконечности, так как для этого потребуется новая дорога и инфраструктура парковки. И автомобили не могут увеличивать свою скорость бесконечно, потому что мы установили максимальные ограничения скорости для безопасности. В результате использование энергии автомобилями более или менее стабилизировалось. Можно утверждать, что автомобили достигли статуса «достаточности»:

«Система, потребляющая некоторые исходные данные из своей среды, может либо увеличивать потребление всякий раз, когда у нее есть возможность сделать это, либо поддерживать его в заданных пределах. В последнем случае говорят, что система находится в состоянии достаточности… Достаточная система может улучшить свои результаты только за счет повышения эффективности своего внутреннего процесса» [29].

Эксплуатационные характеристики автомобилей увеличились только в рамках повышения энергоэффективности двигателей внутреннего сгорания. Аналогичный эффект можно увидеть в мобильных устройствах, которые достигли состояния достаточности в отношении потребления электроэнергии — по крайней мере, для самого устройства [29]. В смартфонах использование энергии ограничено сочетанием ограничений батареи: плотности энергии батареи, приемлемого веса батареи и требуемого срока службы батареи. Следствием этого является то, что среднее потребление энергии на устройстве является более или менее стабильным. Производительность смартфонов увеличилась только в рамках прогресса в области энергоэффективности вычислений (и в некоторой степени в области плотности энергии батарей) [29].

Ограничение скорости для интернета

Интернет, напротив, имеет очень низкую достаточность. В интернете размер и скорость не являются непрактичными или опасными. Аккумуляторы ограничивают потребление энергии мобильными вычислительными устройствами, но не использование энергии всеми другими компонентами сети. Следовательно, использование энергии в интернете может перестать расти только тогда, когда истощатся ее источники, если мы не установим ограничения, подобные тем, что применяются для автомобилей или телефонов. Может показаться странным, но эту стратегию мы довольно легко применяем к тепловому комфорту (понизьте термостат, лучше оденьтесь) или транспортировке (садитесь на велосипед, а не на автомобиль).

Ограничение спроса на данные может происходить разными способами, и некоторые из них практичнее других. Мы могли бы запретить использование видео и превратить интернет в текстовую и графическую среду. Мы могли бы ограничить скорость беспроводного интернет-соединения. Могли бы выделить конкретный бюджет энергии для интернета. Или могли бы поднять цены на энергоносители, которые одновременно влияли бы на офлайн-альтернативны и таким образом выравнивали игровое поле. Последняя стратегия предпочтительнее, потому что она оставляет рынку решать, какие приложения и устройства выживут.

 Установление лимита не остановит технический прогресс. Достижения в области энергоэффективности будут и впредь создавать пространство для появления новых устройств и приложений.

Хотя ни один из этих вариантов не может показаться привлекательным, важно отметить, что установление предела не остановит технический прогресс. Достижения в области энергоэффективности будут и впредь создавать пространство для новых устройств и приложений. Тем не менее, инновации должны происходить в рамках повышения экономии энергии, как сейчас происходит с автомобилями и мобильными устройствами. Другими словами, энергоэффективность может быть важной частью решения, если она сочетается с достаточностью.

Ограничение спроса также подразумевает, что некоторые онлайн-операции возвращаются в реальный мир — и потоковое видео является кандидатом номер один. Довольно легко представить автономные альтернативы, которые дают аналогичные преимущества при гораздо меньшем энергопотреблении, например, публичные библиотеки с достаточным количеством коллекций DVD. В сочетании с мерами по сокращению автомобильного движения, чтобы люди могли ездить в библиотеку на велосипедах или на общественном транспорте, такая услуга была бы удобной и эффективной. Вместо замены физического транспорта онлайн-сервисами мы должны исправить транспортную инфраструктуру.

В следующих статьях мы исследуем низкотехнологичные информационные сети, которые разрабатываются в бедных странах. Там «достаточность» укоренилась в обществе, особенно в форме несуществующей или ненадежной энергетической инфраструктуры и ограниченной покупательной способности. Мы также обсудим сети сообществ, возникшие в отдаленных регионах богатых стран, и проекты сетей общего пользования в городах. Эти альтернативные сети предоставляют гораздо более энергоэффективные альтернативы для цифровой связи в обмен на другое использование Интернета.

Поддержите Low-tech Magazine на PayPal, Patreon или Liberapay.
Закажите распечатанный сайт.
Узнайте больше об этом веб-сайте, запитанном солнечными батареями.


Примечания

  1. Даже самые полные исследования об использовании энергии в Интернете не учитывают все компоненты инфраструктуры. Например, потери энергии установок, которые используются для питания Интернета, полностью игнорируются. Однако, если вы используете центр обработки данных или сотовую вышку на солнечной энергии, очевидно, что энергия, для производства солнечных панелей, также должна быть учтена. То же самое касается батарей, которые накапливают солнечную энергию для использования ночью или в облачные дни.
  2. «The cloud begins with coal: big data, big networks, big infrastructure, and big power» (PDF), Марк П. Миллс, Национальная горнодобывающая ассоциация / Американская коалиция за чистое угольное электричество, август 2013 г. ↩
  3. SMARTer2030—ICT Solutions for 21st Century Challenges” (PDF), Global e-Sustainability Initiative, 2015
  4. Emerging trends in electricity consumption for consumer ICT“, Peter Corcoran, 2013
  5. Key Electricity Trends” (PDF), IEA Statistics, 2015
  6. Из общего объема 852 ТВт-ч было потреблено конечными устройствами, 352 ТВ-ч сетями, 281 ТВ-час центрами обработки данных и 330 ТВ-ч на этапе производства.
  7. Worldwide electricity production from renewable energy sources, edition 2013“, Observ’ER
  8. Исследователи также приводят «лучший вариант развития событий», при котором потребление энергии увеличивается н��значительно. Этот сценарий, уже потесненный реальностью, предполагал медленный рост беспроводного трафика данных и цифровых телевизоров, но, как показывает Cisco Visual Networking Index [11], произошло обратное. В лучшем сценарии предполагалось ежегодное улучшение энергоэффективности на 5% для большинства категорий устройств и ежегодное улучшение эффективности базовой сети на 15%. Эти цифры намного выше, чем в прошлые годы, и, таким образом, вряд ли сбудутся. Ожидаемый сценарий роста предполагает рост беспроводного трафика до 9% от общего потребления электроэнергии в сети и стабилизацию цифрового телевидения на уровне 2,1 миллиарда единиц. В этом сценарии повышение энергоэффективности для мобильных устройств ограничивается 2% в год, в то время как в базовой сети ограничивается 10% в год. В худшем же случае беспроводной трафик увеличивается до 15% от общего потребления электроэнергии в сети, цифровое телевидение будет расти, а повышение энергоэффективности ограничивается 1-5% в год для устройств и до 5% в базовой сети.
  9. Measuring the Information Society Report 2014” (PDF), International Telecommunication Union (ITU), 2014
  10. Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2014-2019“, CISCO, 2015
  11. Small network equipment key product criteria“, Energy Star, retrieved September 2015.
  12. The energy intensity of the internet: home and access networks” (PDF), Vlad Coroama, 2014
  13. A close examination of performance and power characteristics of 4G LTE networks” (PDF), Junxian Huang, June 2012
  14. Energy consumption in mobile phones: a measurement study and implications for network applications” (PDF), Niranjan Balasubramanian, 2009
  15. 4G networks to cover more than a third of the global population this year, according to new GSMA intellligence data“, GSMA Intelligence, 2015
  16. Производитель сетевого оборудования Cisco отмечает в своем отчете за 2015 год, что «по мере увеличения пропускной способности мобильной сети и числа пользователей нескольких устройств операторы с большей вероятностью будут предлагать пакеты мобильной широкополосной связи, сопоставимые по цене и скорости с фиксированной широкополосной связью». [10] Если это произойдет, и большинство пользователей интернета будут регулярно подключаться к интернету через широкополосную связь 4G и энергопотребление сетевой инфраструктуры увеличится более чем вдвое, если предположить, что трафик данных останется прежним. [4] С энергетической точки зрения сеть подключения является жадной частью сети любого поставщика услуг. Базовая сеть оптических кабелей значительно более энергоэффективна.
  17. Are we sitting comfortably? Domestic imaginaries, laptop practices, and energy use“. Justin Spinney, 2012
  18. Demand in my pocket: mobile devices and the data connectivity marshalled in support of everyday practice” (PDF), Carolynne Lord et al., Lancaster University, апрель 2015
  19. Towards a holistic view of the energy and environmental impacts of domestic media and IT“, Oliver Bates et al., 2014
  20. “Cisco Visual Networking Index 2012-2017”, Cisco, 2013
  21. The energy and emergy of the internet” (PDF), Barath Raghavan and Justin Ma, 2011
  22. Comparison of the energy, carbon and time costs of videoconferencing and in-person meetings“, Dennis Ong, 2014
  23. The energy and greenhouse-gas implications of internet video streaming in the united states“, 2014
  24. Shipping to streaming: is this shift green?“, Anand Seetharam, 2010
  25. MusicTank report focuses on environmental impact of streaming platforms“, CMU, 2012
  26. Screening environmental life cycle assessment of printed, web based and tablet e-paper newspaper“, Second Edition, Asa Moberg et al, 2009
  27. Information Technology and Sustainability: essays on the relationship between ICT and sustainable development“, Lorenz M. Hilty, 2008
  28. Environmental effects of informantion and communications technologies“, Eric Williams, Nature, 2011
  29. Computing Efficiency, Sufficiency, and Self-Sufficiency: A Model for Sustainability?” (PDF), Lorenz M. Hilty, 2015