د.فوزي يونس: الرقمنة نعمة أم نقمة على البيئة والمجتمع؟ (1-2)

وللإجابة علي السؤال السابق (هل ستكون الرقمنة قادرة على مساعدتنا في الطريق إلى عالم أكثر خضرة وعدلاً أم أن اعتمادنا المتزايد على الأدوات الرقمية سيثبت في النهاية أنه عامل تسريع لتغير المناخ وتدمير الكوكب؟) من خلال الاستعراض التالي لقضية الرقمنة في الوقت الحالي لا يزال السؤال مفتوحًا.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على الأسباب الرئيسية لبصمتنا الكربونية الرقمية وأيضا من وما الذي يعمل على التخفيف من تأثيرها على المناخ.

ما حجم البصمة الكربونية الرقمية في العالم؟

أكثر من نصف سكان العالم متصلون بالإنترنت الآن. وفقًا لتقرير صادر عن الوكالة الرقمية We Are Social ، استخدم أكثر من أربعة مليارات شخص الإنترنت في عام 2019 – مع اتصال أكثر من مليون شخص بالإنترنت لأول مرة كل يوم.

ومع تزايد الأنشطة عبر الإنترنت مثل الحوسبة السحابية وخدمات البث وأنظمة الدفع غير النقدية يتزايد الطلب على الخدمات الإلكترونية والرقمية باستمرار تابع الشكل رقم 1 يوضع الاستخدام خلال دقيقة واحدة علي الإنترنت.

واوضحت مما يقرب من 170 دراسة دولية حول التأثير البيئي للتقنيات الرقمية وفقًا للخبراء زادت حصتهم من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية من 2.5 إلى 3.7 في المائة بين عامي 2013 و 2018.

وهذا يعني أن استخدامنا للتقنيات الرقمية يتسبب الآن في الواقع في المزيد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وله تأثير أكبر على الاحتباس الحراري من صناعة الطيران بأكملها! وفقًا للتقديرات تسببت صناعة الطيران في حوالي 2.5 بالمائة (وارتفاع) من الانبعاثات.

قد تختلف هذه الأرقام قليلاً من دراسة إلى أخرى حيث يصعب تحديد كمية استهلاك الطاقة في التقنيات الرقمية بسبب توفر القليل جدًا من البيانات لأن التطورات التكنولوجية وعادات الاستهلاك المتغيرة تجعلها تتغير بسرعة ولأنها تعتمد بشكل كبير على بعض الشروط (على سبيل المثال نوع الطاقة المستخدمة).

ينتقد الباحثون في دراسة جديدة حقيقة أن أرقام مشروع التحول تم حسابها باستخدام بيانات قديمة.

تقارن الدراسة القصيرة “حماية المناخ من خلال التقنيات الرقمية” (Klimaschutz durch digitale Technologien) من معهد Borderstep بين الدراسات المختلفة وتخلص إلى أن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الناتجة عن إنتاج وتشغيل الأجهزة الطرفية الرقمية والبنى التحتية والتخلص منها تتراوح بين 1.8 و3.2 في المائة من الانبعاثات العالمية (اعتبارًا من 2020).

حتى إذا كان من الصعب تحديد أرقام محددة فمن الواضح أن عالمنا الرقمي لديه شهية هائلة للطاقة، خاصة إذا لم تشمل استخدام أجهزتنا الرقمية فحسب بل يمتد الي إنتاجها أيضًا.

ما هي الأنشطة الرقمية التي تستهلك أكبر قدر من الطاقة؟

يقدر Jens Gröger ، كبير الباحثين في معهد Öko ، أن كل استعلام بحث يصدر حوالي 1.45 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون.

إذا استخدمنا محرك بحث لإجراء حوالي 50 استعلام بحث يوميًا فإن هذا ينتج 26 كيلوجرامًا من ثاني أكسيد الكربون سنويًا.

قد لا يبدو ذلك كثيرا؟ ليس على المستوى الفردي.

لكن Google نفسها في تقريرها البيئي لعام 2017 لعام 2017 حددت بصمتها الكربونية لعام 2016 عند 2.9 مليون طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون واستهلاكها للطاقة الكهربائية عند 6.2 تيراواط / ساعة.

لكن عمليات البحث عبر الإنترنت ليست بأي حال من الأحوال جوهر المشكلة أحد أكبر أسباب الاستهلاك الهائل للطاقة على الإنترنت هو في الواقع الموسيقى وبث الفيديو.

وفقًا لبحث أجراه The Shift Project فإن 80 بالمائة من جميع البيانات تتدفق عبر الشبكة في شكل صور متحركة.

تمثل مقاطع الفيديو عبر الإنترنت المتوفرة على منصات مختلفة، ويتم عرضها دون تنزيلها وما يقرب من 60 بالمائة من نقل البيانات العالمية.

يتطلب نقل هذه الصور المتحركة كميات هائلة من البيانات وكلما زادت الدقة زادت البيانات التي يتم إرسالها واستلامها.

وفقًا لمشروع التحول يبلغ متوسط استهلاك ثاني أكسيد الكربون للفيديو المتدفق عبر الإنترنت أكثر من 300 مليون طن سنويًا (بناءً على القياسات التي تم إجراؤها في عام 2018)،هذا هو نفسه الذي انبعث من إسبانيا بأكملها في عام.

وبمقارنة أخرى بدافع التوضيح تشغيل عشر ساعات من الفيلم بدقة عالية يتطلب عددًا من البتات والبايتات أكثر من جميع المقالات الموجودة في موسوعة الإنترنت الإنجليزية ويكيبيديا مجتمعة.

يشير تحليل آخر إلى أن بث فيديو Netflix في عام 2019 استهلك عادة 0.12-0.24 كيلو واط ساعة من الكهرباء في الساعة أي أقل بحوالي 25 إلى 53 مرة من تقديرات مشروع Shift.

يؤكد رالف هينتمان من معهد بوردرستيب للابتكار والاستدامة أنه بينما يتسبب تدفق الفيديو في ارتفاع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري لا أحد يعرف بالضبط مدى ارتفاع الأرقام.

يصعب تحديد الأرقام الملموسة لأن النتائج تعتمد بشكل كبير على اختيار الجهاز ونوع اتصال الشبكة والدقة.

استخدام الإنترنت على الهاتف المحمول يستهلك أكبر قدر من الطاقة لأن المباني والنباتات والطقس تضعف الموجات الكهرومغناطيسية.

هذا يعني أن هناك حاجة إلى طاقة نقل أعلى. ولكن حتى مع الكابلات النحاسية القديمة يجب تضخيم الإشارة خاصةً على مسافات طويلة.

تعد كابلات الألياف الضوئية التي تنقل الإشارات عبر الضوء بالتأكيد أكثر أشكال تكنولوجيا الإرسال كفاءة.

مدعومًا بمتوسط مزيج الكهرباء العالمي سيؤدي بث عرض مدته 30 دقيقة على Netflix حاليًا إلى إطلاق 28-57 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون.

وهذا يقل بحوالي 27 إلى 57 مرة عن 1.6 كجم من مشروع Shift. حسب رالف هينتمان ومجموعته البحثية أن بث ساعة واحدة من الفيديو بدقة عالية كاملة يتطلب حوالي 220 إلى 370 واط ساعة من الطاقة الكهربائية، اعتمادًا على ما إذا كان الفيديو يتدفق عبر الكمبيوتر اللوحي أو التلفزيون.

هذا يضيف ما يصل إلى حوالي 100 إلى 175 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون وسيكون تقريبًا مثل القيادة كيلومترًا واحدًا في سيارة صغيرة.

يأتي بث الموسيقى أيضًا بشكل سيء للغاية: أظهرت دراسة جديدة أجرتها جامعتا غلاسكو وأوسلو أن خدمات بث الموسيقى تنبعث من 200 إلى 350 مليون كيلو جرام من غازات الاحتباس الحراري في عامي 2015 و 2016.

وهذا يعني أن استخدام خدمات البث مثل Spotify أو Apple Music هو في كثير من الحالات أكثر ضررا على المناخ من إنتاج (والتخلص اللاحق) من الأقراص المدمجة أو السجلات.

كما ان الحوسبة السحابية هي مصدر طاقة كبير آخر هذا هو المكان الذي لم يعد يتم فيه تخزين البيانات محليًا على جهاز كمبيوتر أو هاتف ذكي، ولكن على خوادم يمكن العثور عليها في أي مكان في العالم مما يعني أنه يمكن الوصول إليها في أي وقت وفي أي مكان.

يعد فحص بريدك الإلكتروني عبر Gmail، ونسخ صورك احتياطيًا على السحابة مثالين فقط على هذا النوع من الخدمات.

العملات المشفرة والبصمة الكربونية

تستهلك معظم العملات المشفرة أيضًا كميات كبيرة من الطاقة وأحد الأمثلة على ذلك هو Bitcoin ، وهو على الأرجح العملة الرقمية الأكثر شهرة.

وفقًا للحسابات التي أجراها مؤشر استهلاك الطاقة في Bitcoin, 2018)) تستهلك معاملة Bitcoin الواحدة حوالي 819 كيلو واط في الساعة.

يمكن لنفس القدر من الطاقة تشغيل ثلاجة بقوة 150 واط لمدة ثمانية أشهر تقريبًا.

وفي دراسة أجريت عام 2018 قررت جامعة ميونيخ التقنية أن نظام البيتكوين بأكمله ينتج حوالي 22 ميغا طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا وهو نفس انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في مدن مثل هامبورغ أو فيينا أو لاس فيغاس.

ولكن ليس فقط بلوكتشين بيتكوين هو الذي يستهلك الكثير من الطاقة فنجد سلاسل الكتل الأخرى وتقنيات دفتر الأستاذ الموزع (DLTs) تستلزم أيضًا طلبًا كبيرًا على الطاقة.

في ميزة RESET الخاصة الأخيرة التي تبحث في كيفية استخدام blockchain للتأثير الإيجابي في العالم الحقيقي بحثنا بشكل أعمق في مسألة ما إذا كان blockchain والاستدامة يمكن أن يتعاونا معًا حقًا.

لا يتم تحديد استهلاكنا للطاقة الرقمية من خلال ما نقوم به فقط ولكن أيضًا بكيفية قيامنا بذلك البرنامج الذي نستخدمه له أيضًا تأثير كبير.

على سبيل المثال يحتاج معالج النصوص الأقل كفاءة إلى أربعة أضعاف الطاقة لمعالجة نفس المستند الذي يحتاجه أي معالج فعال بينما في نفس الوقت نجد أن كل الطرق تؤدي إلى مراكز بيانات دائما ماتكون متعطشة للطاقة.

فكل إجراء مهما كان صغيراً يتم تنفيذه عبر الإنترنت ينتقل في شكل حزمة بيانات عبر مراكز البيانات وخوادمها، وبالتالي فإن النظر إلى استخدام الطاقة في مراكز البيانات يعطينا فكرة عن مدى استهلاك الطاقة في الرقمنة.

فمن المستحيل أن نقول بأي قدر من اليقين مدى ارتفاع متطلبات الطاقة الحالية لجميع مراكز البيانات في جميع أنحاء العالم.

تتراوح الحسابات المقدرة الحالية من 200 إلى 500 مليار كيلوواط / ساعة سنويًا أي ما يقدر بنحو 3٪ من الكهرباء في العالم. وتختلف التوقعات المستقبلية أيضًا بشكل كبير مع توقع أرقام تتراوح بين 200 مليار و3000 مليار كيلوواط / ساعة لعام 2030.

لماذا تختلف آراء الخبراء كثيرًا؟ أحد الأسباب هو عدم وجود أرقام رسمية لمراكز البيانات حتى الآن.

ولسبب آخر هو أن العديد من المشغلين يحجمون عن تقديم معلومات حول استهلاكهم للطاقة بسبب مخاوف بشأن الأمن والمنافسة.

لذلك لا يمكن للباحثين الاقتراب من الأرقام الحقيقية إلا من خلال الطرق الالتفافية مثل أرقام المبيعات للخوادم أو التقديرات من الاستطلاعات.

وما الذي يستخدم بالضبط كل هذه القوة؟

أولاً وقبل كل شيء هناك حاجة إلى قدر كبير من الطاقة لمعالجة تدفقات البيانات الهائلة التي نرسلها ونستقبلها باستمرار عبر أجهزتنا. وعندما تتم معالجة هذه البيانات يتم توليد الحرارة كمنتج نفايات.

لمنع ارتفاع درجة حرارة الخوادم يلزم طاقة إضافية للتهوية وتبريد الخوادم. ففي المتوسط يكون التبريد الميكانيكي مسؤولاً عن حوالي 25 بالمائة من إجمالي استهلاك الطاقة لمركز البيانات.

وكل هذه الحرارة التي نتجت عادة ما يتم إطلاقه للتو في الغلاف الجوي دون اى استفادة تذكر منها.

كيف نجعل مراكز البيانات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة؟

يعد تقليل استهلاك الطاقة في مراكز البيانات خطوة مهمة نحو جعل الرقمنة أكثر استدامة.

هناك ثلاث طرق رئيسية للقيام بذلك:

1. إيجاد أكثر الطرق فعالية لتبريد مراكز البيانات

أحد الحلول البسيطة والشائعة إلى حد ما هو تحديد مواقع مراكز البيانات في البلدان الأكثر برودة وببساطة نفخ الهواء الخارجي فيها، هذا يفسر مراكز البيانات المتعددة الموجودة بالقرب من القطب الشمالي.

يعتبر الماء الدافئ عبر الأنابيب طريقة أخرى لتبريد بنوك أجهزة الكمبيوتر الساخنة عالية الأداء، وكذلك التبريد بالغمر.

تعمل بعض الشركات حتى على استخدام الذكاء الاصطناعي لضبط أنظمة التبريد الخاصة بها لتتناسب مع الطقس والعوامل المتقلبة الأخرى في محاولة لخفض فواتير الطاقة الخاصة بهم.

2. إعادة استخدام الحرارة المهدورة

من المعلوم ان مراكز البيانات تنتج الحرارة على مدار العام من الناحية المثالية، وعليه يجب اعادة تدوير من هذه الحرارة بطريقة اكثر استدامة باستمرار وإعادة استخدامها في مكان آخر.

لكن العثور على العملاء المناسبين لإعادة تدوير هذه الحرارة يمكن أن يمثل تحديًا.

تستخدم العديد من مراكز البيانات الأحدث الحرارة المهدرة داخل مركز البيانات نفسه، ولكن من أجل الاستفادة بشكل أفضل من إمكانات الحرارة المهدرة هناك حاجة إلى نهج أكثر شمولاً.

في حين أن السويد هي واحدة من تلك البلدان التي تعتبر موقعًا مثاليًا لمراكز البيانات بسبب مناخها البارد إلا أنها في نفس الوقت رائدة عندما يتعلق الأمر بإعادة استخدام الحرارة المهدرة.

تعتمد الدولة بشكل كبير على نظام تدفئة المناطق (حيث يتم توزيع الحرارة عبر الأنابيب إلى المباني السكنية والتجارية من موقع مركزي) مما يجعل من السهل نسبيًا تغذية الحرارة المهدرة من مراكز البيانات في الشبكة وبالتالي تسخين المساكن والشقق بصورة متصلة.

فنج ان مرفق Elementica هو أحدث مثال على ذلك فبعد توسيعه بالكامل من المتوقع أن يستعيد مركز البيانات ما يصل إلى 112 جيجاوات ساعة من الحرارة سنويًا مما يغطي تدفئة عشرات الآلاف من المنازل.

مثال آخر هو مبادرة ستوكهولم داتا باركس التي ترى أن إعادة تدوير الحرارة المهدرة تلعب دورًا رئيسيًا في هدف المدينة لتكون خالية تمامًا من الوقود الأحفوري بحلول عام 2040.

من الممكن أيضًا تغذية الحرارة الزائدة ليس فقط في شبكات التدفئة المحلية والمجاورة، ولكن أيضًا في المباني مثل حمامات السباحة والمغاسل أو الصوبات الزراعية وجميع الأماكن التي تتطلب التدفئة بشكل دائم.

فنجد الأمثلة الأولى على ذلك موجودة بالفعل في باريس يتم تزويد حمام السباحة بالحرارة من خوادم استوديو الرسوم المتحركة المجاور.

وتخطط شركة Ecologic Datacentres الأيرلندية حاليًا لإنشاء مركز كمبيوتر يستخدم الحرارة المهدرة للمساعدة في زراعة الخضروات في البيوت الزجاجية وتدفئة المنازل المجاورة.

ويعمل ايضا مشروع Re Use Heat الممول من الاتحاد الأوروبي أيضًا على حلول مبتكرة لاستعادة الحرارة المهدرة، ويسعي الاتحاد الأوروبي الي توحيد قواه خلال السنوات الأربع القادمة لإتاحة الحرارة المهدرة في مواقع مختلفة في أوروبا واعادة استخدامها بشكل مستدام.

3. تزويدهم بالكهرباء الخضراء

إذا تم تشغيل مراكز البيانات في أي وقت بطريقة صديقة للبيئة وربما حتى في يوم من الأيام بطريقة محايدة للكربون فسيتعين تشغيلها بواسطة مصادر طاقة نظيفة ومتجددة.

في حين أن مزيج الطاقة في معظم البلدان لا يزال يحتوي على جزء صغير فقط من مصادر الطاقة المتجددة بدأت بعض الشركات في التركيز بشكل أكبر على مصادر الطاقة الخاصة بها من الطاقات الجديدة والمتجددة كطاقة الرياح أو الطاقة الشمسية.

فنجد ان شركة Windcloud الناشئة تأسست في أبريل 2015 في شمال فريزيا الألمانية. نستخدم أيضًا مزود خدمة صديق للبيئة لاستضافة RESET.org تستخدم Hetzner Online الكهرباء من مصادر متجددة لتشغيل الخوادم في مجمعات مراكز البيانات الخاصة بها.

وإذا أردنا في أي وقت تقليص بصمة الكربون بشكل فعال ومستدام لمراكز البيانات فنحن بحاجة إلى وضع لوائح للسياسة تقيد استهلاكها للطاقة وتحفز تدابير الكفاءة والاستدامة.

في الوقت الحالي لا يوجد دافع كبير لمشغلي مراكز البيانات للقيام بالشيء الصحيح لتحقيق الاستدامة من صور الطاقة المهدرة.. وللحديث بقية في الجزء الثاني ..