چگونه کامپیوترها را سریعتر و دوستانه تر کنیم

چگونه رایانه ها را سریعتر و دوستانه تر کنیم اینترنت اشیاء می تواند کیفیت زندگی را بهبود بخشد ، اما همچنین انرژی زیادی را مصرف می کند و باعث افزایش انتشار گازهای گلخانه ای می شود. (Shutterstock)

شما تلفن هوشمند نسبت به رایانه های ناسا بسیار قدرتمندتر است در سال 1969 نیل آرمسترانگ و بوز آلدرین را روی ماه قرار دادند ، اما این یک گراز انرژی نیز هست. در محاسبات ، مصرف انرژی اغلب به عنوان یک مشکل ثانویه برای سرعت و ذخیره سازی در نظر گرفته می شود ، اما با سرعت و جهت پیشرفت فناوری ، این نگرانی در حال افزایش محیط زیست است.

وقتی شرکت استخراج معادن cryptocurrency ، هوت 8 بزرگترین پروژه استخراج بیت کوین کانادا را در خارج از پزشکی هات ، آلتا ، افتتاح کرد ، متخصصان محیط زیست زنگ خطر را به صدا در آوردند. این نیروگاه 10 برابر بیشتر برق مصرف می کند، بیشتر از هر تاسیسات دیگر در شهر ، توسط یک نیروگاه با گاز طبیعی تولید می شود.

در سطح جهان ، انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) از بخش های اطلاعات ، ارتباطات و فناوری (ICT) است پیش بینی می شود سال 1.4 به معادل 2020 گیگاتونون (میلیارد تن متریک) دی اکسید کربن برسد. این 2.7 درصد از تولید گازهای گلخانه ای جهانی و تقریباً دو برابر کل سالانه تولید گازهای گلخانه ای کانادا.

با طراحی پردازنده های رایانه ای کارآمد انرژی می توانیم مصرف انرژی را کاهش دهیم و می توانیم در جاهایی که برق از سوخت های فسیلی حاصل می شود ، میزان انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهیم. من و همکاران من به عنوان یک مهندس کامپیوتر که در معماری رایانه و حسابی تخصص دارد ، اطمینان داریم که این تأثیرات مثبت تقریباً بدون تأثیر بر عملکرد رایانه یا راحتی کاربر حاصل می شود.

اتصالات قدرتمند

اینترنت اشیاء (IoT) - متشکل از دستگاه های محاسباتی متصل شده که در اشیاء روزمره تعبیه شده اند - در حال حاضر تأثیرات مثبت اقتصادی و اجتماعی دارد و جوامع ، محیط زیست و زنجیره های تأمین مواد غذایی ما را دگرگون می کند.

این دستگاه ها نظارت و کاهش آلودگی هوا ، بهبود حفاظت از آب و تغذیه جهان گرسنه. آنها همچنین خانه ها و مشاغل ما را کارآمدتر می کنند و ترموستات ها ، روشنایی ، آبگرمکن ، یخچال و ماشین لباسشویی را کنترل می کنند.

چگونه کامپیوترها را سریعتر و دوستانه تر کنیم دستگاههای متصل به اینترنت به نیازهای پردازش داده و مصرف انرژی اضافه می کنند. (Shutterstock)


آخرین مطالب را از InnerSelf دریافت کنید


با تنظیم تعداد دستگاههای متصل به بالا 11 میلیارد - از جمله رایانه ها و تلفن ها - در سال 2018 ، IoT داده های بزرگی را ایجاد می کند که نیاز به محاسبات عظیم دارد.

صرفه جویی بیشتر در محاسبه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش مصرف انرژی می شود. همچنین این امکان را می دهد تا باتری هایی که قدرت سیستم های محاسباتی را دارند کوچکتر یا طولانی تر شوند. علاوه بر این ، محاسبات می توانند سریعتر اجرا شوند ، بنابراین سیستم های محاسباتی گرمای کمتری تولید می کنند.

محاسبات تقریبی

سیستم های محاسباتی امروزی برای ارائه راه حل های دقیق با هزینه انرژی بالا طراحی شده اند. اما بسیاری از الگوریتم های انعطاف پذیر خطا مانند تصویر ، پردازش صدا و فیلم ، داده کاوی ، تجزیه و تحلیل داده های حسگر و یادگیری عمیق نیاز به پاسخ های دقیق ندارند.

این دقت غیر ضروری و هزینه انرژی بیش از حد هدر رفته است. محدودیت هایی برای درک انسان وجود دارد - ما همیشه به 100٪ دقت نیاز نداریم تا از نتیجه راضی شویم. به عنوان مثال ، تغییرات جزئی در کیفیت تصاویر و فیلم ها غالباً مورد توجه قرار نمی گیرند.

چگونه کامپیوترها را سریعتر و دوستانه تر کنیم برنامه های پردازش ویدئو به 100 درصد دقت نیاز ندارند. (Shutterstock)

سیستم های محاسباتی می توانند از این محدودیت ها برای کاهش مصرف انرژی استفاده کنند بدون اینکه تأثیر منفی بر روی تجربه کاربر داشته باشد. "محاسبات تقریبی" یک روش محاسبه است که گاهی اوقات نتایج نادرست را برمی گرداند ، و آن را برای برنامه هایی مفید می کند که نتیجه تقریبی کافی باشد.

در آزمایشگاه مهندسی کامپیوتر دانشگاه ساسکاچوان ، ما پیشنهاد می کنیم این راه حل های تقریبی محاسباتی را طراحی و پیاده سازی کنیم ، تا بتوانند از طریق نرم افزار و سخت افزار بهینه تجارت و دقت و کارایی را انجام دهند. هنگامی که ما این راه حل ها را به یک جزء محاسباتی اصلی پردازنده اعمال کردیم ، متوجه شدیم که مصرف برق کاهش می یابد بیش از 50 درصد تقریباً بدون افت عملکرد.

دقت انعطاف پذیر

امروزه ، بیشتر رایانه های شخصی حاوی یک قالب عددی استاندارد 64 بیتی هستند. این بدان معنی است که آنها برای انجام تمام محاسبات از عددی با 64 رقم (صفر یا یک) استفاده می کنند.

گرافیک های سه بعدی ، واقعیت مجازی و واقعیت افزوده برای کار با فرمت 3 بیتی نیاز دارند. اما پردازش اولیه صدا و تصویر با فرمت 64 بیتی قابل انجام است و هنوز هم نتایج رضایت بخش را ارائه می دهد. علاوه بر این ، برنامه های یادگیری عمیق حتی می توانند از آنها استفاده کنند قالب های 16 بیتی یا 8 بیتی به دلیل انعطاف پذیری خطا

چگونه کامپیوترها را سریعتر و دوستانه تر کنیم طرح های نوآورانه در سخت افزار و نرم افزار رایانه می تواند بهره وری انرژی را بهبود بخشد. (Shutterstock)

هرچه قالب عددی کوتاه تر باشد ، انرژی کمتری برای انجام محاسبه استفاده می شود. ما می توانیم راه حل های قابل انعطاف و در عین حال دقیق و محاسباتی را طراحی کنیم که برنامه های مختلفی را با استفاده از مناسب ترین قالب عددی اجرا می کنند تا باعث افزایش راندمان انرژی شود.

به عنوان مثال ، طبق آزمایش اولیه ما ، یک برنامه یادگیری عمیق با استفاده از این راه حل محاسباتی انعطاف پذیر می تواند باعث کاهش مصرف انرژی 15 درصد شود. علاوه بر این ، راه حلهای پیشنهادی را می توان پیكربندی كرد تا همزمان چندین عملكرد نیاز به دقت عددی كم و بهبود عملكرد را انجام دهد.

IoT قول زیادی را به خود اختصاص داده است ، اما ما باید در مورد هزینه های پردازش همه این داده ها نیز فکر کنیم. با داشتن پردازنده های هوشمندتر و سبزتر می توانیم به رفع نگرانی های زیست محیطی کمک کرده و سهم آنها را در تغییرات آب و هوا کاهش داده و یا کاهش دهیم.گفتگو

درباره نویسنده

Seokbum Ko، استاد دانشگاه ساسکاچوان

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

به دنبال InnerSelf در

فیس بوک، آیکونتوییتر آیکونrss-icon

دریافت آخرین با ایمیل

{emailcloak = خاموش}

بیشترین مطلب خوانده شده

از سردبیران

روز حساب برای GOP آمده است
by رابرت جینگز، InnerSelf.com
حزب جمهوری خواه دیگر یک حزب سیاسی طرفدار آمریکاست. این یک حزب شبه سیاسی نامشروع پر از تندروها و مرتجعین است که هدف اعلام شده آن مختل کردن ، بی ثبات سازی و ... است.
چرا دونالد ترامپ می تواند بزرگترین بازنده تاریخ باشد
by رابرت جینگز، InnerSelf.com
بروزرسانی شده در تاریخ 2 ژوئیه ، 20020 - این همه بیماری همه گیر و ویروس کرونوی ویروس است که ممکن است ثروت ، شاید 2 یا 3 یا 4 ثروت ، از همه اندازه ناشناخته است. آره ، و ، صدها هزار ، شاید یک میلیون نفر ، مردم خواهند مرد ...
چشمان آبی و چشم های قهوه ای: چگونه نژادپرستی آموخته می شود
by ماری تی. راسل، InnerSelf
در این اپیزود نمایش در اوپرا در سال 1992 ، جین الیوت ، فعال و آموزگار ضد نژادپرستی برنده جایزه ، به مخاطبان درس سختی در مورد نژادپرستی داد و با نشان دادن این که یادگیری تعصب چقدر آسان است.
تغییر میخواد بیاد ...
by ماری تی. راسل، InnerSelf
(30 مه 2020) با تماشای خبرهای مربوط به وقایع فیلادفیا و سایر شهرهای کشور ، قلب من برای آنچه اتفاق می افتد احساس درد می کند. می دانم که این بخشی از تغییر بزرگی است که در حال انجام است ...
یک آهنگ می تواند قلب و روح را بالا ببرد
by ماری تی. راسل، InnerSelf
من چندین روش برای پاک کردن تاریکی از ذهنم استفاده می کنم وقتی می بینم که دچار خزش شده است. یکی باغبانی است ، یا گذراندن زمان در طبیعت. دیگری سکوت است. راه دیگر خواندن است. و یکی که ...