Credit:pix abay/CC0 Public Domain说到理解和预测能源使用趋势，互联网是一个很难破解的难题。加州大学圣巴巴拉分校的能源研究人员埃里克·马萨内特和库米分析公司的乔纳森·库米如是说。两人刚刚在《焦耳》杂志上发表了一篇同行评议的评论，讨论了困扰互联网能源和碳影响评估的陷阱。这篇论文描述了这些错误是如何导致善意的研究预测信息技术领域的大规模能源增长的，而这种预测通常不会实现。“我们并不是说互联网的能源使用不是问题，或者我们不应该担心它，”Masanet解释说。“相反，我们的主要信息是，我们都需要更好地分析互联网的能源使用，避免这些陷阱。”
马萨内特是UCSB布伦环境科学与管理学院新兴技术可持续科学的梅利坎普主席，他研究信息技术系统的能源分析已经超过15年了。库米研究这一课题已有三十多年，多年来一直是劳伦斯伯克利国家实验室的工作人员科学家和组长，并在斯坦福大学、耶鲁大学和加州大学伯克利分校担任客座教授。这篇没有外部资金来源的文章，来源于他们的综合经验和观察，其动机是公众对互联网能源使用的兴趣不断上升。尽管这篇文章没有包含关于当前不同技术和部门的能源使用或环境影响的新数据或结论，但它提出了该领域目前面临的一些重要技术问题。
Masanet和Koomey的工作包括收集数据和建立能源使用模型，以了解趋势并做出预测。不幸的是，信息技术系统复杂，数据稀缺。“互联网是一个非常复杂的技术系统，变化很快，”Masanet说。更有甚者，在竞争激烈的科技行业，公司往往将能源和性能数据作为专有商业机密来保护。“有很多工程投入到他们的运营中，”他补充道，“他们通常不想放弃这一点。”
四个谬误
这直接导致了两位研究人员发现的四个主要陷阱中的第一个:过于简单化。每个模型都是现实世界系统的简化。必须如此。但是，当分析师忽略系统的重要方面时，简化就成了一个陷阱。例如，低估数据中心效率提高的模型往往高估了能源使用的增长。
库米说，一些简化是可以理解的，因为研究人员通常没有足够的数据。但他强调，过于简化有产生不准确结果的风险。
第二个陷阱本质上是将互联网使用与能源需求混为一谈:数据流量和能源使用并不等同。“说数据流量增加20%会导致互联网能源使用增加20%似乎是合理的，”马萨内特说，“但这不是系统的工作方式。”网络具有较高的固定能源使用，因此当数据流量发生变化时，能源需求不会发生太大变化。
想象一下，互联网上的数据吞吐量就像火车上的乘客。大部分能量都用来开动火车。火车上的人数增加一倍并不会使火车所需的能量增加一倍。“因此，这种较小的边际效应为网络工程师所熟知，但在能源分析师中并不总是为人所知，”Masanet说。
互联网技术和数据需求变化的速度和性质带来了第三个陷阱:对未来的预测太远。在2020年发表的一项回顾性研究中，Masanet、Koomey和他们的同事发现，早期的预测高估了数据中心的能源增长。他们没有预见到信息技术虚拟化的大幅增长或工作负载向云的转移。
我们不仅开发新的和改进的技术，而且行业结构和消费者需求也经常发生变化。例如，很少有人能预测到仅仅5年前比特币开采的巨大处理能力。也就是说，研究人员告诫不要将这种早期增长趋势外推至太远的未来。库米说:“当互联网在20世纪90年代末快速发展时，一些分析师预测，在十年内，信息技术将占美国用电量的一半。
考虑到所有这些不确定性，难怪分析师的预测会出现偏差。马萨内特说，信息技术变化如此之快，以至于几年后预测就不再准确了。相比之下，在能源分析的其他领域，预测几十年是很常见的。举几个例子，它对于规划电网容量或交通基础设施至关重要。在预测信息技术能源使用时，这可能会导致不切实际的期望，而这种预测更加迅速和不可预测。
两人发现的最后一个陷阱源于缺乏适当的范围:过度概括。当数据稀缺时，很容易将系统某一部分的增长率应用到整个系统。Masanet提供了云计算的兴起作为一个例子。尽管许多云公司的能源使用在过去十年中快速增长，但这并不是数据中心的全部情况。传统数据中心的能源使用量下降的同时，该领域的这一部分也在萎缩，从而使数据中心的总体能源使用量在同一时期得到控制。
同样，库米解释说，虽然流媒体视频的增加可能会提高数据中心的能源使用，但它可以通过减少电视机顶盒的数量来减少家庭能源使用。
“你必须审视整个系统，避免仅从一个部分进行推断，”马萨内特说。
前进
除了处理缺乏数据和复杂系统的问题，科技公司和分析师没有任何报告互联网能源使用的标准。汽车每加仑行驶英里数——这是美国公认的能效指标——但目前还没有数据中心的模拟数据。玛莎网指出，一个原因是每个数据中心都不同:很难将一个最初从事科学计算的中心与另一个主要处理网络托管的中心进行比较。
国会最近通过了2020年的《能源法案》，其中有关于数据中心的条款。马萨内特说:“这是一个积极的迹象，表明我们正在朝着拥有这些基准迈进，这可能会让公司提供更多的报告，至少在美国是这样。”。
“研究团体可以做的一件事是帮助开发这些指标，这样如果公司确实想报告并且仍然保持机密，他们就可以使用标准的、一致同意的科学指标，”他补充说。
“世界需要更好的信息技术能源预测，分析界需要更好地制作这些预测，包括我们自己，”马萨内特继续说道。“我们在自己的工作中遇到了这些陷阱。
“现在我们需要认识到它们，并想办法在未来避免它们，这样我们都可以提供更严格的输出，因为这些输出变得越来越重要。”
库米强调了在面对持续存在数据缺口的复杂系统时保持克制的重要性。他说，尽管在数据不存在的情况下做出假设可能很有吸引力，但这不是最好的方法。最好收集更多的数据，承认警告，并在提出索赔时保持谦虚。
他说:“我们的目标是促进对信息技术的准确分析，以便决策者能够基于现实而不是误解做出判断。“关于IT用电的数据将永远落后于现实，因为许多相关数据都是受到严密保护的秘密，而这些系统变化如此之快。分析师需要接受这些固有的限制，不要基于猜测或太多假设提出强有力的主张。”
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