{"id":1788,"date":"2022-06-09T09:00:59","date_gmt":"2022-06-09T09:00:59","guid":{"rendered":"http:\/\/architeles.pl\/ethics\/?p=1788"},"modified":"2022-06-09T12:01:48","modified_gmt":"2022-06-09T12:01:48","slug":"gigawatogodziny-wykorzystane-do-przetwarzania-danych-czy-blockchain-i-big-data-zawsze-ma-sens-gdzie-postawic-granice-analiza-spoleczna-i-ekologiczna","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/architeles.eu\/ethics\/index.php\/2022\/06\/09\/gigawatogodziny-wykorzystane-do-przetwarzania-danych-czy-blockchain-i-big-data-zawsze-ma-sens-gdzie-postawic-granice-analiza-spoleczna-i-ekologiczna\/","title":{"rendered":"Gigawatogodziny wykorzystane do przetwarzania danych – czy blockchain i big data zawsze ma sens? Gdzie postawi\u0107 granic\u0119? Analiza spo\u0142eczna i ekologiczna"},"content":{"rendered":"

Pot\u0119\u017cne centra danych nios\u0105 za sob\u0105 pot\u0119\u017cne mo\u017cliwo\u015bci, kt\u00f3re wykorzystujemy przetwarzaj\u0105c w nich coraz wi\u0119ksze ilo\u015bci danych. Z drugiej strony istnieje r\u00f3wnie\u017c blockchain, kt\u00f3ry bardzo trafnie okre\u015bla zasada „In power we trust” i kt\u00f3ry nie mia\u0142by sensu gdyby nie ci\u0105g\u0142e zu\u017cycie procesora. Wsp\u00f3lnym mianownikiem tych dw\u00f3ch rzeczy jest ogrom energii potrzebnej, aby m\u00f3c wykorzystywa\u0107 proponowane mo\u017cliwo\u015bci. Nie raz s\u0142yszymy opinie w stylu „Bitcoin\/Google zu\u017cywa tyle energii co ca\u0142e pa\u0144stwo”. Warto si\u0119 zastanowi\u0107 czy jest tak naprawd\u0119, a je\u015bli tak to czy zu\u017cywanie gigawatogodzin ma w tym przypadku sens i czy istnieje istnieje granica kt\u00f3rej nie powinni\u015bmy przekroczy\u0107. Temat ten mo\u017cna przeanalizowa\u0107 z dw\u00f3ch stron: ekologicznej i spo\u0142ecznej.\u00a0<\/strong><\/p>\n

<\/p>\n

Wp\u0142yw na \u015brodowisko<\/h1>\n

Dlaczego centra danych oraz Bitcoin konsumuj\u0105 tyle energii?<\/strong><\/h3>\n

Zacznijmy od przyjrzenia si\u0119 dlaczego te dwie rzeczy konsumuj\u0105 du\u017ce ilo\u015bci energii. Sprawa wygl\u0105da ca\u0142kiem prosta dla centr\u00f3w danych: du\u017co serwer\u00f3w, urz\u0105dze\u0144 sieciowych, klimatyzacja itp. Nawet je\u015bli jedno urz\u0105dzenie zu\u017cywa niewiele wat\u00f3w to ich suma mo\u017ce by\u0107 ju\u017c znacz\u0105ca.<\/p>\n

Sprawa jest troch\u0119 bardziej skomplikowana jest w przypadku Bitcoina\/blockchain’u, kt\u00f3ry z definicji zu\u017cywa energi\u0119, aby dzia\u0142a\u0107. Podstawowymi jego za\u0142o\u017ceniami jest transparentno\u015b\u0107 oraz brak organizmu kontroluj\u0105cego jego dzia\u0142anie. Drugie z tych za\u0142o\u017ce\u0144 jest zrealizowane w\u0142a\u015bnie poprzez zu\u017cywanie energii. Z tego powodu bardzo trafne jest tutaj okre\u015blenie „In power we trust”, poniewa\u017c bez zu\u017cycia odpowiedniej ilo\u015bci energii mo\u017cna by bardzo \u0142atwo zmanipulowa\u0107 ten system.<\/p>\n

Bitcoin opiera si\u0119 o algorytm typu proof-of-work, kt\u00f3rego celem jest zapewnienie, \u017ce dana praca zosta\u0142a wykonana. Jest on w tym przypadku zdecentralizowany.\u00a0 Aby doda\u0107 blok do \u0142a\u0144cucha tzw. „koparki” musz\u0105 zgadna\u0107 liczb\u0119, kt\u00f3ra wraz z reszt\u0105 bloku do wykonaniu funkcji hashuj\u0105cej spe\u0142ni odpowiedni warunek (ilo\u015bci zer na pocz\u0105tku hash’a). Gdy kt\u00f3rykolwiek z w\u0119z\u0142\u00f3w znajdzie rozwi\u0105zanie, publikuje on je i blok ten jest dodawany do \u0142a\u0144cucha. W przypadku konflikt\u00f3w wygrywa najd\u0142u\u017cszy \u0142a\u0144cuch (za\u0142o\u017cenie, \u017ce najwi\u0119cej pracy zosta\u0142o wykonane aby go stworzy\u0107). Dzi\u0119ki temu niemo\u017cliwe jest zmodyfikowanie \u0142a\u0144cucha (przyk\u0142adowo „double-spending problem”), podczas gdy nie ma si\u0119 wi\u0119kszo\u015bci mocy obliczeniowej w sieci („51% attack”).<\/p>\n

Oczywi\u015bcie „koparki” s\u0105 zoptymalizowane pod wykonywanie konkretnych operacji i s\u0105 to w dziejeszych czasach urz\u0105dzenia przez najwydajniejsze karty graficzne.<\/p>\n

Udzia\u0142 wydobycia Bitcoina w globalnej konsumpcji energii<\/strong><\/h3>\n

Coraz cz\u0119\u015bciej w sieci pojawiaj\u0105 si\u0119 artyku\u0142y stawiaj\u0105ce hipotez\u0119, \u017ce Bitcoin zu\u017cywa tyle energii co niekt\u00f3re pa\u0144stwa [5]. Dobrze w tym przypadku zacz\u0105\u0107 od suchych liczb pochodz\u0105cych z oficjalnych \u017ar\u00f3de\u0142 takich jak U.S. Energy Information Administration (EIA) oraz Bitcoin Mining Council. Drugie z nich publikuje kwartalne raporty na temat udzia\u0142u Bitcoina w globalnym wykorzystaniu energii. Wed\u0142ug danych po pierwszym kwartale 2022 za poprzedni rok Bitcoin zu\u017cy\u0142 247 TWh.<\/p>\n

\"\"
Energia zu\u017cyta przez Bitcoina<\/figcaption><\/figure>\n

Warto spojrze\u0107 r\u00f3wnie\u017c na to jak Bitcoin wypada na tle innych bran\u017c.<\/p>\n

\"\"
Energia zu\u017cyta przez Bitcoina w por\u00f3wnaniu z innymi bran\u017cami<\/figcaption><\/figure>\n

Ciekawie prezentuje si\u0119 tak\u017ce udzia\u0142 energii odnawialnej w globalnej sieci Bitcoina.<\/p>\n

\"\"
Udzia\u0142 energii odnawialnej w bran\u017cach<\/figcaption><\/figure>\n

Wed\u0142ug danych z EIA z 2019 roku (tylko takie s\u0105 dost\u0119pne w momencie pisania artyku\u0142u) na \u015bwiecie zosta\u0142o zu\u017cyte oko\u0142o 173 340 TWh energii, natomiast 27 520 TWh stanowi\u0142a produkcja elektryczno\u015bci.<\/p>\n

Estymacje z 2022 roku przeprowadzone przez Cambridge Centre for Alternative Finance (CCAF) [9] r\u00f3\u017cni\u0105 si\u0119 od powy\u017cszych i m\u00f3wi\u0105 \u017ce BitCoin zu\u017cywa 131 TWh co stanowi 0.29% produkcji energii oraz 0.59% produkcji energii elektrycznej. W rankingach energii elektrycznej drugiej plasuje to Bitcoina pomi\u0119dzy Ukrain\u0105 a Egiptem co jest zgodne z danymi z EIA z 2021.<\/p>\n

Wyra\u017anie ka\u017cdy por\u00f3wnuje Bitcoina zgodnie z w\u0142asnymi potrzebami w zale\u017cno\u015bci od tego co chce pokaza\u0107. Warto jednak zauwa\u017cy\u0107, \u017ce s\u0105 to statystyki odnosz\u0105ce si\u0119 tylko do jednej kryptowaluty, a istnieje ich znacznie wi\u0119cej. S\u0105 one jednak oparte bardzo cz\u0119sto o Ethereum, kt\u00f3re jest znacznie bardziej energooszcz\u0119dne od Bitcoina i wszystkie s\u0105 liczone w energii zu\u017cywanej przez Ethereum. Wed\u0142ug [12] Bitcoin stanowi 2\/3 zu\u017cycia energii przez kryptowaluty. Problem ten jednak nie pozostaje niezauwa\u017cony i pojawi\u0105 si\u0119 tak\u017ce energooszcz\u0119dne kryptowaluty, kt\u00f3re staraj\u0105 si\u0119 rozwi\u0105za\u0107 ten problem.<\/p>\n

W prezentacji BMC warto r\u00f3wnie\u017c zobaczy\u0107 na map\u0119 jak wygl\u0105da udzia\u0142 poszczeg\u00f3lnych kraj\u00f3w w hash rate Bitcoina. Nie jest to \u015bci\u015ble zwi\u0105zane z zu\u017cyciem energi ze wzgl\u0119du na r\u00f3\u017cnice sprz\u0119towe, jednak mocno skorelowane.<\/p>\n

\"\"
Udzia\u0142 poszczeg\u00f3lnych pa\u0144stw w metryce hash rate: https:\/\/ccaf.io\/cbeci\/mining_map<\/figcaption><\/figure>\n

USA generuje najwi\u0119cej hash’y na sekund\u0119, na drugim miejscu s\u0105 Chiny. W tych drugich znacz\u0105ce wp\u0142yw ma polityka, kt\u00f3ra by\u0142a bardzo zmienna na przestrzeni lat. Pocz\u0105tkowo Chiny zach\u0119ca\u0142y mieszka\u0144c\u00f3w do „kopania” kryptowalut, jednak potem zacz\u0119\u0142y si\u0119 z tego wycofywa\u0107, prawdopodobnie na rzecz w\u0142asnej kryptowaluty.<\/p>\n

Energooszcz\u0119dne kryptowaluty<\/span><\/h3>\n

Po pojawieniu si\u0119 g\u0142os\u00f3w o zbyt du\u017cej ilo\u015bci energii zu\u017cywanej przez Bitcoina jako naturalne nast\u0119pstwo pojawi\u0142y si\u0119 kryptowaluty deklaruj\u0105ce si\u0119 jako przyjazne dla \u015brodowiska. Opieraj\u0105 si\u0119 one na innych algorytmach ni\u017c Bitcoin przez co nie wymagaj\u0105 tzw. „proof-of-work”. Dla por\u00f3wnania Bitcoin zu\u017cywa 707 kWh na jedn\u0105 transkacj\u0119. Przyk\u0142adami innych walut s\u0105:
\n1. Ripple (XRP) – 0.0079 kWh\/transakcja
\n2. Dogecoin (DOGE) – 0.12 kWh\/transakcja
\n3. Cardano (ADA) – 0.5479 kWh\/transakcja
\nBazuj\u0105 one np. na wi\u0119kszo\u015bci g\u0142os\u00f3w lub algorytmie proof-of-stake gdzie losowo jest wybierany aktor realizuj\u0105cy transakcj\u0119. W artykule jednak do ka\u017cdej z nich s\u0105 wymieniane wady dlaczego nie mog\u0105 one zast\u0105pi\u0107 Bitcoina. Jednak te inicjatywy pokazuj\u0105, \u017ce mo\u017cliwe jest stworzenie energooszcz\u0119dnej kryptowaluty.<\/p>\n

Udzia\u0142 centr\u00f3w danych w globalnej konsumpcji energii<\/strong><\/h3>\n

Bardzo ciekawy raport zosta\u0142 opublikowany przez EIA [14] analizuj\u0105cy sytuacj\u0119 konsumpcji energii przez centra danych oraz sieci transmituj\u0105ce dane. Pomimo, \u017ce ostatecznie ten sektor zosta\u0142 zakwalfikowany jako wymagaj\u0105cy wi\u0119kszego wysi\u0142ku to zaprezentowane wyniki wygl\u0105daj\u0105 obiecuj\u0105co.<\/p>\n

\"\"
Zapotrzebowanie na energi\u0119 w centrach danych od 2010 roku: https:\/\/www.iea.org\/reports\/data-centres-and-data-transmission-networks<\/figcaption><\/figure>\n

Wed\u0142ug raportu centra danych w 2020 roku zu\u017cy\u0142y 200-250 TWh (wy\u0142\u0105czaj\u0105c Bitcoina, kt\u00f3ry zuzy\u0142 ok. 100TWh), co stanowi oko\u0142o 1% \u015bwiatowego zu\u017cycia energii elektrycznej. Warto zauwa\u017cy\u0107, \u017ce w ostatnich latach obci\u0105\u017cenie tych centr\u00f3w znacz\u0105co wzrasta\u0142o oraz wystrzeli\u0142o po wybuchu pandemii kiedy to zwi\u0119kszy\u0142o si\u0119 o 40%. Wybuch ten by\u0142 spowodowany przez znacznie cz\u0119stsze korzystanie z konferencji wideo, wideo na \u017cadanie, gier online itp. Pomimo tego jednak konsumpcja nie wzros\u0142a i utrzymuje si\u0119 na sta\u0142ym poziomie od d\u0142u\u017cszego czasu.<\/p>\n

Nale\u017cy pamieta\u0107, \u017ce nie w centrach danych nie potrzbbne s\u0105 tylko serwery ale tak\u017ce sprz\u0119t do ich ch\u0142odzenia. Do sprawdzenia wydajno\u015bci centr\u00f3w danych s\u0142u\u017cy metryka power usage effectiveness (PUE). Najlepsze aktualnie osi\u0105gni\u0119te warto\u015bci tej metryki to ok. -1.1 PUE, co oznacza, \u017ce 0.1 kWh jest zu\u017cyte do ch\u0142odzenia i dostarczania energii dla 1 kWh sprz\u0119tu IT.<\/p>\n

Centra danych s\u0105 wielozadaniowe i ci\u0119\u017cko szacowa\u0107 jak du\u017ce ilo\u015bci energii zu\u017cywaj\u0105 poszczeg\u00f3lne zadania. Zdecydowanie treningi algorytm\u00f3w ML oraz przetwarzanie Big Data wymaga d\u0142ugiego przettwarzania i oblicze\u0144 przez co ma znacz\u0105cy udzia\u0142 w energii konsumowanej przez centra danych jednak nie jest on w pe\u0142ni mierzalny. Przyk\u0142adowo w raporcie zosta\u0142 podany przyk\u0142ad Facebooka kt\u00f3rego zapotrzebowanie obliczeniowe na trening ML wzros\u0142o o 150% rocznie podczas gdy centra danych tylko o 40%.<\/p>\n

Inaczej wygl\u0105da sprawa gdy popatrzymy na sieci transmituj\u0105ce dane. W 2020 roku zu\u017cy\u0142y one szacunkowo 260-340 TWh, co jest wy\u017csz\u0105 warto\u015b\u0107i\u0105 ni\u017c w przypadku centr\u00f3w danych. Jest to zwi\u0105zane z coraz wi\u0119ksz\u0105 ilo\u015bci\u0105 przesy\u0142anych danych. Jednak warto\u015bci te mog\u0142yby by\u0107 znacznie wy\u017csze gdyby nie optymalizacje wprowadzane przez dostawc\u00f3w sieci. Przyk\u0142adowo w 2020 ruch wzr\u00f3s\u0142 o 45%, natomiast zu\u017cycie energii pozosta\u0142o na poziomie z 2019 roku.<\/p>\n

Zielone centra danych<\/strong><\/h3>\n

Wed\u0142ug raportu bran\u017ca ICT inwestuje znaczne sumy w energi\u0119 odnawialn\u0105. Najwi\u0119ksze korporacje takie jak Google, Apple czy Facebook zobowi\u0105zuj\u0105 si\u0119 wyprodukowa\u0107 ilo\u015b\u0107 energii r\u00f3wnowa\u017cn\u0105 zu\u017cyciu przez ich centra danych, co jednak nie zawsze oznacza, \u017ce 100% zapotrzebowania jest realizowane przez energi\u0119 odnawialn\u0105 poniewa\u017c zapotrzebowanie nie zawsze odpowiada warunkom wiatrowym\/s\u0142onecznym. Dodatkowo do 2030 Google i Microsoft zobowi\u0105za\u0142y si\u0119 do nieprodukowania CO2 podczas korzystania z energii.<\/p>\n

W styczniu 2021 operatorzy centr\u00f3w danych w Europie podpisali „Climate Netrak Data Centre Pact”, aby te centra danych sta\u0142y si\u0119 neitralne dla klimatu do 2030 roku. Ju\u017c teraz jednak istniej\u0105 centra danych w 100% zasilane energi\u0105 odnawialn\u0105 takie jak kampus N01 w Norwegii [11]. Co ciekawe (i optymistyczne) klienci dostrzegaj\u0105 warto\u015b\u0107 takich centr\u00f3w danych i staraj\u0105 si\u0119 je wybiera\u0107 wed\u0142ug [3].<\/p>\n

Wnioski<\/h3>\n

Sumuj\u0105c wszystkie sk\u0142adniki przedstawione powy\u017cej (centra danych, Bitcoina podane przez CCFA, urz\u0105dze\u0144 sieciowych) otrzymujemy ok. 750 TWh co stanowi ok 2.7% procenta produkowanej energii elektrycznej w 2021 na \u015bwiecie. S\u0105 to tylko szacunkowe dane i brakuje w nich pewnych sk\u0142adnik\u00f3w, jednak nawet po podwojeniu tej warto\u015bci nie jest to bardzo du\u017ca warto\u015b\u0107 w stosunku do mo\u017cliwo\u015bci jakie daj\u0105 nam te rozwi\u0105zania.<\/p>\n

Warto te\u017c zauwa\u017cy\u0107, \u017ce w ka\u017cdym przypadku dostawcy tych us\u0142ug zauwa\u017caj\u0105 problem zu\u017cycia energii i staraj\u0105 si\u0119 go minimalizowa\u0107. R\u00f3wnie\u017c producenci urz\u0105dze\u0144 k\u0142ad\u0105 du\u017cy nacisk na energooszcz\u0119dno\u015b\u0107 swoich urz\u0105dze\u0144. Dodatkowo wszyscy staraj\u0105 si\u0119 zwieksza\u0107 udzia\u0142 energii odnawialnych, zostaj\u0105 wprowadzane specjalne regulacje do kt\u00f3rych firmy staraj\u0105 si\u0119 dostosowa\u0107, aby zrobi\u0107 dobre wra\u017cenie na opinii publicznej. Na tle innych sektor\u00f3w, ten sektor prezentuje si\u0119 dobrze patrz\u0105c na dba\u0142o\u015b\u0107 o nasza planet\u0119.<\/p>\n

Niepokoj\u0105cym faktem mo\u017ce by\u0107 jednak to, \u017ce jedna us\u0142uga – Bitcoin – zu\u017cywa po\u0142ow\u0119 tego co centra danych, a jest to tylko jedna us\u0142uga, natomiast centra danych oferuj\u0105 ich znacznie wi\u0119cej. Jest to wpisane w za\u0142o\u017cenia Bitcoina dlatego musimy si\u0119 z tym liczy\u0107. Pojawi\u0105 sie te\u017c pa\u0144stwa, kt\u00f3re u\u017cywaj\u0105 tego systemu jako swojej waluty co zwi\u0119ksza jego znaczenie. Nale\u017cy r\u00f3wnie\u017c pami\u0119ta\u0107 o innych kryptowalutach.<\/p>\n

Negatywnie o Bitcoinie wypowiada si\u0119 te\u017c Elon Mask w jednym ze swoich wpis\u00f3w, zabrania kupowania Tesli za pomoc\u0105 Bitcoina i proponuje jego zast\u0105pienie w tym celu.<\/p>\n

\n

Tesla & Bitcoin pic.twitter.com\/YSswJmVZhP<\/a><\/p>\n

— Elon Musk (@elonmusk) May 12, 2021<\/a><\/p><\/blockquote>\n