觀看在線視頻、使用語音助手……這些看似平常動作背後依託的龐大網絡和數據中心竟消耗了全球8%的電力。在流媒體、人工智能和區塊鏈的推動下，這部分電力需求從2040年起或會超過能源產量！
在線追劇、shi在社交平臺上發自拍、移動支付、給語音助手下達指令……我們想當然認為這些再平常不過的行為是純虛擬的，不過動動手指而已，不會帶來任何現實後果。這就大錯特錯了。
一場數據海嘯
最新研究報告明確指出：數字產業目前大約消耗全球電量的8%，產生的二氧化碳佔總排放量的4%，遠超海運和空運。而這一切還只是開始。
“儘管人類在能源利用效率方面取得了重大進步，但數字產業的能源消耗目前仍以每年9%的速度增長，”法國智庫The Shift Project項目經理于格·費雷博夫（Hugues Ferreboeuf）遺憾地表示，“目前的增長態勢和幾年前的可怕預測基本吻合。”
前景不容樂觀。華為公司的研究人員預計，至2025年，數字產業可能會消耗全球20%的電力。換言之，再過6年，人類線上活動的電力需求量或許相當於400多個核反應堆提供的電能……
更糟糕的是，“到2040年，數據計算所需的能源甚至可能超過全球能源總產量。”法國數學家塞德里克·維拉尼（Cédric Villani）在其關於人工智能的最新報告中指出。這意味著全球飛速發展的數字化進程會直接將人類帶入能源和氣候的絕境。
緣何走到這一步？答案很簡單，發展中國家的互聯網用戶呈爆炸式增長，網絡的使用頻率不斷增加，尤其是新式互聯網應用層出不窮。
例如獨佔全球互聯網流量近60%的流媒體視頻；使用率越來越高的人工智能；可能徹底改變經濟規則的區塊鏈技術。每一項應用都會調動肉眼不可見卻極其耗能的一整套基礎設施：存儲數據的數據中心（雲端）以及將數據傳輸至電腦、平板、智能手機等終端的網絡。
多項研究均已警示人們，網上衝浪或是發送電子郵件並非對環境全無影響。法國輸電公司（RTE）電網負責人要求用戶在電力需求高峰期儘量避免發送帶有大附件的電子郵件……各類流媒體的能耗更是有過之而無不及：觀看10分鐘的高清視頻就相當於2000瓦功率的家用烤箱滿負荷運行5分鐘。
局勢難以為繼
人們似乎仍未注意到這個能耗陷阱。
“這些新興視頻應用需要人們不斷提升基礎設施規模來應對流量高峰，因為哪怕是極短時間的服務中斷，用戶都無法忍受。”法國信息技術與隨機系統研究所（IRISA）研究員安娜-塞西爾·奧熱裡（Anne-Cécile Orgerie）解釋道，“然而這些超大型基礎設施卻異常‘貪婪’。即使沒有指令請求，網絡中心的路由器也會以最大功耗的90%運轉，視頻存儲服務器也是如此。但是我們從不關閉的路由器，其耗電量就佔到法國總電力消耗的1%！”
流媒體使網絡發熱15%，這是在線視頻網站 Netflix獨佔的互聯網流量份額。如此龐大的數據傳輸需要新的高耗能基礎設施。
長此以往，這種情況似乎難以為繼。全球網絡流量以每年25%的速度增長，數據中心的數據量更是以40%的速度不斷膨脹。
“數字化基礎設施體積小、不顯眼，這對發展有利，於是人們欣然走到了這般田地。我們必須要讓用戶意識到這一產業的負面影響。”法國格勒諾布爾大學信息研究工程師弗朗索瓦絲·貝爾圖（Françoise Berthoud）提議。
雖然公眾對此仍一無所知，但網絡巨頭並不諱言這一窘境，他們紛紛在全球範圍內尋找擁有充足、廉價、安全甚至是可再生電能的地區——氣候越寒冷越有利於服務器散熱。
Facebook、蘋果公司、Google和亞馬遜都加大力度，在愛爾蘭、加拿大、挪威、瑞典等北半球高緯地區國家建造大型數據中心，以應對未來幾年數十億的互聯網用戶可能引發的“數據海嘯”。
“遺憾的是，這些新興應用程序產生的原始數據與未壓縮數據仍需消耗更多能量才能被傳至雲端。”法國原子能和替代能源委員會（CEA）嵌入式軟件架構設計部門研發工程師丹尼·杜特瓦（Denis Dutoit）強調。
節能之路？
除了存儲和傳輸，基於人工智能的大數據處理也越來越精細：著名的深度神經網絡已經被用於照片分類、自動推送、面部識別、語音助手等領域。
然而此類新型計算機技術的運算會消耗大量能源，加拿大蒙特利爾學習算法研究所的馬修·庫爾巴里奧（Matthieu Courbariaux）指出：“我們要對這些算法進行數百萬種不同情景的模擬，每一種都需要進行數十億次運算。為了配合這些運算，製造商會同時運行海量超級計算機，帶動數千個300瓦的顯卡！”
製造商承諾，一旦校準算法，能源消耗就會明顯減少，但這僅針對小程序……而自動駕駛汽車已開始面臨棘手的能源問題：目前原型車裝配的計算機功耗介乎2000瓦到2500瓦之間，高於空調設備。
這些車輛每行駛1千米所產生的數據管理會額外排放25克以上的二氧化碳。在汽車工程師們竭盡全力降低每一克溫室氣體排放的背景下，這一數據顯得尤為惹眼：如今法國出售的新車的二氧化碳平均排放量約為110克/千米。
最後，加密貨幣（比特幣）的發展趨勢也敲響了警鐘。比特幣的運作其實是被稱為“礦工”的操作人員之間進行的計算能力競賽：密碼破譯每10分鐘一次，勝者可獲得12.5個比特幣。
區塊鏈技術已使數據中心處於飽和49太瓦時，這是比特幣的年耗電量（仍然非常小眾），相當於葡萄牙 1030 萬人口每年的電力需求！
“近一年半，我們收到了300多個區塊鏈計算中心的設立申請，”加拿大魁北克水電公司的喬納森·科泰（Jonathan Coté）證實，“要知道，這些項目的能耗可達2.8萬兆瓦，相當於我國在一個世紀內建造的電力設施的總髮電量的一半……”
有美國工程師估計，“開採”一美元比特幣所需的能量是提取價值一美元黃金的3.4倍——足以煮沸50多升水！
“高能耗杜絕了比特幣偽造。”德國北方比特幣股份有限公司的漢斯·若阿西姆·杜爾（Hans Joachim Durr）試圖為比特幣正名。“這正是比特幣系統讓人崩潰的特點，高能耗將其置於尷尬境地。”法國里爾信息技術、信號與自動化研究中心的讓-保羅·德拉艾（Jean-Paul Delahaye）遺憾地表示。
美國夏威夷大學一支氣候學家團隊通過計算發現，假如大規模推廣比特幣，不到20年的時間，全球溫度就能上升2℃——這是決定地球命運的臨界值！
如此看來，我們是否需要阻止全球數字化進程？目前尚無定論。而數字產業也已承諾大幅度降低能源消耗。工程師正在研發更簡單的電子元件架構，例如模仿人體神經元運行的神經網絡芯片。
此外，人們還提出了更高效的加密貨幣概念。網絡也仍有極大的進步空間。“我們在Green Touch項目中已經證實，從個人路由器的虛擬化著手，技術手段可將網絡能耗減少98%。”安娜-塞西爾·奧熱裡提出。而人工智能也將進一步優化建築、運輸、電網和數據中心的能源結構。
必須做出選擇
法國輸電公司戰略與展望部主任托馬·維朗克（Thomas Veyrenc）對此表示樂觀：“我們並不認為法國未來幾年和數字化相關的電力消耗會出現爆炸式增長。雖然新的應用在不斷增加，但效率也在不斷提升。”即使“反彈效應”在這一領域頻繁出現，但系統在不斷優化，功能也愈發強大、愈加多樣化。
問題關鍵在於我們能否快速取得進展，以抵消幾年後“數據海嘯”的影響。“模型顯示，這些進展理論上並不足以阻止未來10年大幅增長的能源消耗，”華為公司研究員安德斯·安德烈亞（Anders Andrae）透露，“因此，我們必須在信息數據和能源之間做出選擇。鑑於當今社會對數字產業的高度依賴，能源或許會優先用於數據中心和網絡，其他高能耗產業會受到一定影響。”
人類勢必會陷入這般兩難境地，除非能減少對在線視頻網站、社交軟件、語音助手以及未來其他偉大創新的使用需求。坦白說，我們未必能做到。
撰文 Vincent Nouyrigat編譯 唐恬恬
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