Un número épico de ciudadanos está haciendo videoconferencias para trabajar en estos tiempos de cierre. Pero a medida que cambian un viaje de gas para conectividad digital, su uso personal de energía por cada dos horas de video es mayor que la proporción de combustible que habrían consumido en un viaje en tren de cuatro millas. Además de esto, millones de estudiantes “conducen” a clase en Internet en lugar de caminar.
Mientras tanto, en otros rincones del universo digital, los científicos despliegan furiosamente algoritmos para acelerar la investigación. Sin embargo, la fase de aprendizaje de patrones para una sola aplicación de inteligencia artificial puede consumir más energía de cómputo que 10,000 autos en un día.
Este gran “experimento” para cambiar el uso de energía social es visible, al menos indirectamente, en un conjunto de hechos de alto nivel. En la primera semana de abril, el uso de gasolina en los EE. UU. Se había derrumbado en un 30 por ciento, pero la demanda eléctrica general disminuyó menos del siete por ciento. Esa dinámica es, de hecho, indicativa de una tendencia subyacente para el futuro. Si bien el uso de combustible para el transporte eventualmente se recuperará, el crecimiento económico real está vinculado a nuestro futuro digital alimentado eléctricamente.
La crisis de COVID-19 pone de relieve lo mucho más sofisticado y robusto que es Internet 2020 de lo que existía en 2008 cuando la economía colapsó por última vez, hace un siglo de Internet. Si en aquel entonces se había producido un bloqueo nacional, la mayoría de las decenas de millones que ahora teletrabajan se habrían unido a los casi 20 millones que fueron despedidos. Tampoco hubiera sido tan práctico para las universidades y las escuelas tener decenas de millones de estudiantes aprendiendo desde casa.
Los analistas han documentado ampliamente los aumentos masivos en el tráfico de Internet de todo tipo de actividades de quedarse en casa. Las medidas de tráfico digital se han disparado para todo, desde comestibles en línea hasta videojuegos y transmisión de películas. Hasta ahora, el sistema lo ha manejado todo hábilmente, y la nube ha estado continuamente disponible, menos el inconveniente ocasional.
La función de la nube durante la crisis de COVID-19 tiene más que la teleconferencia con un clic y el video chat. La telemedicina finalmente se ha desatado. Y hemos visto, por ejemplo, que las aplicaciones emergen rápidamente para ayudar a autoevaluar los síntomas y las herramientas de IA para mejorar los diagnósticos de rayos X y ayudar con el rastreo de contactos. La nube también ha permitido a los investigadores crear rápidamente “lagos de datos” de información clínica para alimentar las capacidades astronómicas de las supercomputadoras de hoy desplegadas en busca de terapias y vacunas.
El futuro de la IA y la nube nos traerá mucho más de lo anterior, junto con diagnósticos prácticos en el hogar y una útil telemedicina basada en realidad virtual, sin mencionar los ensayos clínicos hiperacelerados para nuevas terapias. Y esto no dice nada sobre lo que la nube aún permitirá en el 80 por ciento de la economía que no es parte de la atención médica.
Sin embargo, a pesar de toda la emoción que nos ofrecen estas nuevas capacidades, la base detrás de toda esa computación en la nube seguirá siendo constante, y aumentará constantemente, la demanda de energía. Lejos de ahorrar energía, nuestro futuro lugar de trabajo habilitado para IA utiliza más energía que nunca, un desafío que la industria de la tecnología necesita evaluar y considerar rápidamente en los próximos años.
La nueva infraestructura de información.
La nube es una infraestructura vital. Eso hará y debería cambiar muchas prioridades. Hace solo un par de meses, los titanes tecnológicos se estaban codeando para comprometerse a reducir el uso de energía y promover la energía “verde” para sus operaciones. Indudablemente, tales problemas seguirán siendo importantes. Pero la fiabilidad y la resistencia, en resumen, la disponibilidad, ahora pasarán a la máxima prioridad.
Como Fatih Birol, Director Ejecutivo de la Agencia Internacional de Energía (AIE) el mes pasado le recordó a su circunscripción, en una subestimación diplomática, sobre el futuro de la energía eólica y solar: “Hoy, somos testigos de una sociedad que depende aún más de lo digital tecnología “que” resalta la necesidad de que los responsables políticos evalúen cuidadosamente la disponibilidad potencial de recursos de flexibilidad en condiciones extremas “. En los tiempos económicamente estresados que seguirán a la crisis de COVID-19, el precio que la sociedad debe pagar para garantizar la “disponibilidad” será mucho más importante.
Todavía es prohibitivamente costoso proporcionar alta fiabilidad electricidad con tecnología solar y eólica. Aquellos que afirman que la energía solar / eólica están en “paridad de red” no están mirando la realidad. Los datos muestran que los costos generales de los kilovatios-hora de la red son aproximadamente de 200 a 300 por ciento más altos en Europa, donde la participación de la energía eólica / solar es mucho mayor que en los EE. UU. Cabe señalar que los grandes usuarios de electricidad industrial, incluidas las empresas de tecnología, en general disfrute de grandes descuentos del promedio de la red, lo que deja a los consumidores cargados con costos más altos.
Dicho en términos algo simplistas: esto significa que los consumidores están pagando más por alimentar sus hogares para que las grandes compañías tecnológicas puedan pagar menos por el poder para mantener los teléfonos inteligentes iluminados con datos. (Veremos cuán tolerantes son los ciudadanos con esta asimetría en el clima posterior a la crisis).
De hecho, muchas de estas realidades están ocultas por el hecho de que la dinámica energética de la nube es la inversa de la del transporte personal. Para este último, los consumidores literalmente ven dónde se gasta el 90 por ciento de la energía al llenar el tanque de gasolina de su automóvil. Sin embargo, cuando se trata de un teléfono inteligente “conectado”, el 99 por ciento de las dependencias energéticas son remotas y están ocultas en la infraestructura en expansión pero en gran parte invisible de la nube.
Para los no iniciados, los voraces motores digitales que alimentan la nube se encuentran en los miles de centros de datos fuera de la vista, a escala de almacén indescriptible, donde miles de bastidores de máquinas de silicio del tamaño de un refrigerador alimentan nuestras aplicaciones y donde los volúmenes de datos explotan se almacenan. Incluso muchos de los expertos digitales se sorprenden al saber que cada dicho bastidor quema más electricidad anualmente que 50 Teslas. Además de eso, estos centros de datos están conectados a los mercados con un hardware aún más potente que impulsa los bytes a lo largo de aproximadamente mil millones de millas de autopistas de información compuestas de cables de vidrio y a través de 4 millones de torres de celdas que forjan un sistema de carreteras virtual invisible aún más vasto.
Por lo tanto, la infraestructura de información global, contando todas sus características constitutivas, desde redes y centros de datos hasta los procesos de fabricación asombrosamente intensivos en energía, ha pasado de ser un sistema inexistente hace varias décadas a uno que ahora usa aproximadamente 2,000 teravatios-hora de electricidad al año. . Eso es más de 100 veces más electricidad que todos los cinco millones de autos eléctricos del mundo usan cada año.
Dicho en términos individuales: esto significa que la electricidad proporcional y promedio utilizada por cada teléfono inteligente es mayor que la energía anual utilizada por un refrigerador doméstico típico. Y todas esas estimaciones se basan en el estado de cosas de hace unos años.
Un futuro más digital inevitablemente usará más energía
Algunos analistas ahora afirman que, a pesar de que el tráfico digital se ha disparado en los últimos años, las ganancias de eficiencia ahora han silenciado o incluso aplanado el crecimiento en el uso de energía centrado en datos. Tales afirmaciones enfrentan tendencias fácticas compensatorias recientes. Desde 2016, ha habido una aceleración dramática en el gasto del centro de datos en hardware y edificios junto con un gran salto en la densidad de potencia de ese hardware.
Independientemente de si el crecimiento de la demanda de energía digital puede o no haberse desacelerado en los últimos años, se avecina una expansión mucho más rápida de la nube. El hecho de que la demanda de energía en la nube crezca proporcionalmente dependerá en gran medida de cuán rápido aumente el uso de datos y, en particular, para qué se usa la nube. Cualquier aumento significativo en la demanda de energía dificultará mucho más los desafíos económicos y de ingeniería de cumplir con la métrica operativa central de la nube: siempre disponible.
Se han construido más pies cuadrados de centros de datos en los últimos cinco años que durante toda la década anterior. Incluso hay una nueva categoría de centros de datos “hiperescala”: edificios llenos de silicio, cada uno de los cuales cubre más de un millón de pies cuadrados. Piense en esto en términos inmobiliarios como el equivalente al amanecer de los rascacielos hace un siglo. Pero aunque hay menos de 50 edificios hiperaltos del tamaño del Empire State Building en el mundo de hoy, ya hay unos 500 centros de datos de hiperescala en todo el planeta. Y estos últimos tienen un apetito energético colectivo mayor a 6,000 rascacielos.
No tenemos que adivinar qué está impulsando el crecimiento del tráfico en la nube. Los principales impulsores en la parte superior de la lista son la IA, más video y especialmente la realidad virtual intensa en datos, así como la expansión de micro centros de datos en el “borde” de las redes.
Hasta hace poco, la mayoría de las noticias sobre IA se habían centrado en su potencial como asesino laboral. La verdad es que la IA es lo último en una larga línea de herramientas que impulsan la productividad que replicarán lo que el crecimiento de la productividad siempre ha hecho a lo largo de la historia: crear un crecimiento neto en el empleo y más riqueza para más personas. Necesitaremos mucho más de ambos para la recuperación de COVID-19. Pero esa es una historia para otro momento. Por ahora, ya está claro que la IA tiene un papel que desempeñar en todo, desde el análisis de salud personal y la entrega de medicamentos hasta la investigación médica y la búsqueda de empleo. Lo más probable es que la IA se vea en última instancia como un “bien” neto.
Sin embargo, en términos energéticos, la inteligencia artificial es el uso de silicio que requiere más datos y consume más energía hasta ahora, y el mundo quiere usar miles de millones de tales chips de inteligencia artificial. En general, el poder de cómputo dedicado al aprendizaje automático se ha duplicado cada varios meses, una especie de versión hiper de la Ley de Moore. El año pasado, Facebook, por ejemplo, señaló a la IA como una razón clave para que el uso de energía de su centro de datos se duplicara anualmente.
En nuestro futuro cercano también deberíamos esperar que, después de semanas de bloqueos experimentando las deficiencias de videoconferencia en pantallas planas pequeñas, los consumidores estén listos para la era del video basado en realidad virtual. La realidad virtual implica un aumento de hasta 1000x en la densidad de la imagen y aumentará el tráfico de datos aproximadamente 20 veces. A pesar de los ataques y arranques, la tecnología está lista, y la próxima ola de redes 5G de alta velocidad tiene la capacidad de manejar todos esos píxeles adicionales. Sin embargo, requiere repetición: dado que todos los bits son electrones, esto significa que más realidad virtual genera más demandas de energía de lo que se pronostica hoy.
Agregue a todo esto la tendencia reciente de construir centros de microdatos más cerca de los clientes “al límite”. La velocidad de la luz es demasiado lenta para proporcionar inteligencia impulsada por IA desde centros de datos remotos a aplicaciones en tiempo real como VR para conferencias y juegos, vehículos autónomos, fabricación automatizada o infraestructuras físicas “inteligentes”, incluidos hospitales inteligentes y sistemas de diagnóstico. (La intensidad digital y energética de la atención médica ya es alta y está en aumento: un pie cuadrado de un hospital ya usa una energía cinco veces mayor que un pie cuadrado en otros edificios comerciales).
Ahora se pronostica que los centros de datos periféricos agregarán 100.000 MW de demanda de energía antes de que termine una década. En perspectiva, eso es mucho más que la capacidad de energía de toda la red eléctrica de California. Una vez más, nada de esto estaba en la hoja de ruta de ningún pronosticador de energía en los últimos años.
¿Cambiarán las prioridades energéticas digitales?
Lo que nos lleva a una pregunta relacionada: ¿Las empresas de nube en la era posterior al coronavirus continuarán enfocando el gasto en indulgencias de energía o en disponibilidad? Por indulgencias, me refiero a aquellas inversiones corporativas realizadas en generación eólica / solar en otro lugar (incluso en el extranjero) que no sea para alimentar directamente las propias instalaciones. Esas inversiones remotas se “acreditan” a una instalación local para afirmar que funciona con energía ecológica, a pesar de que en realidad no alimenta la instalación.
Nada impide que una empresa que busca el medio ambiente se desconecte físicamente de la red convencional y construya su propia generación local de energía eólica / solar, excepto que para hacerlo y garantizar 24/7 disponibilidad daría como resultado un aumento de aproximadamente el 400 por ciento en los costos de electricidad de esa instalación.
Tal como está hoy en relación con las perspectivas de indulgencias compradas, es útil saber que la infraestructura de información global ya consume más electricidad de la que producen todos los parques solares y eólicos combinados del mundo. Por lo tanto, no hay suficiente energía eólica / solar en el planeta para que las compañías de tecnología, y mucho menos cualquier otra persona, compren como “créditos” para compensar todo el uso de energía digital.
El puñado de investigadores que estudian las tendencias de energía digital esperan que el uso de combustible en la nube pueda aumentar al menos un 300 por ciento en la próxima década, y eso fue antes de nuestra pandemia global. Mientras tanto, la Agencia Internacional de Energía pronostica una “mera” duplicación en la electricidad renovable global durante ese período de tiempo. Ese pronóstico también se hizo en la economía anterior al coronavirus. La AIE ahora teme que la recesión agote el entusiasmo fiscal por los costosos planes ecológicos.
Independientemente de los problemas y debates en torno a las tecnologías utilizadas para generar electricidad, la prioridad para los operadores de la infraestructura de información cambiará cada vez más y necesariamente a su disponibilidad. Esto se debe a que la nube se está volviendo cada vez más inextricablemente vinculada a nuestra salud económica, así como a nuestra salud física y mental.
Todo esto debería hacernos optimistas sobre lo que viene al otro lado de la recuperación de la pandemia y el cierre sin precedentes de nuestra economía. Acredite a Microsoft, en su manifiesto energético anterior a COVID 19, por observar que “los avances en la prosperidad humana … están indisolublemente ligados al uso de la energía”. Nuestra infraestructura centrada en la nube del siglo XXI no será diferente. Y eso resultará ser algo bueno.
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