Op naar een duurzaam internet

We versturen dagelijks data over het internet, maar maken ons nauwelijks druk over de vraag hoeveel energie dat kost. Wist je dat een mailtje van Amsterdam naar New York over tientallen servers en routers verstuurd wordt? Als je een website bezoekt, treedt hetzelfde effect op.

Paola Grosso, universitair docent bij de faculteit Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica van de Universiteit van Amsterdam, doet onderzoek naar het energieverbruik van computernetwerken. Ze richt zich daarbij zowel op het verbruik bij het data-transport en het energieverbruik bij de data-verwerking en -opslag.

Direct bij het begin van het gesprek gooit Grosso alvast wat indrukwekkende getallen op tafel. De ict-sector neemt drie procent van het totale CO2-verbruik in de wereld voor haar rekening. “Dat is vergelijkbaar met het aandeel van de vliegtuigindustrie. Het verbruik van de ict-sector groeit nog steeds omdat we steeds meer zware data als video’s versturen,” schetst ze het toekomstbeeld.

Of het nu om het versturen van een mail gaat, het invoeren van een zoekopdracht via Google of het downloaden van bestanden, je weet van tevoren niet welke route die gegevens nemen. Dacht u dat het mailtje dat u naar een collega in Amsterdam stuurde via een regionale server gaat? Misschien wel, maar het kan soms door misconfiguraties or tijdelijke effecten een veel langere route nemen. Onderzoekers die data laten verwerken, kiezen wel zelf welk rekencentrum ze gebruiken, legt Grosso uit. Vaak wordt dan de goedkoopste optie gekozen, soms aan de andere kant van de wereld. “Dat is niet altijd het schoonste alternatief. Wat zijn de transportkosten, gebruikt het rekencentrum wel groene stroom?”

Als consument merken we weinig van het energieverbruik door ons internetgedrag. Ja, als de computer 24/7 aanstaat, is de energierekening jaarlijks misschien een tientje hoger, maar of we nu onze data via servers in India of Duitsland versturen, dat is om het even. De datacentra betalen die energierekening. En al die rekenopdrachten kosten heel wat capaciteit.

Rekenmodellen

Allereerst bracht Grosso voor haar onderzoek de topologie in kaart van de verschillende netwerken wereldwijd en de cloud-infrastructuren. Een belangrijk deel van haar onderzoek betrof het in kaart brengen van het energieverbruik van datacentra. “Hier is maar weinig informatie over. We weten nauwelijks hoeveel energie de diverse netwerken en diverse apparaten verbruiken. En is dat groene stroom? In sommige gevallen konden we het verwachte energieverbruik van de apparatuur en het verbruik op dat moment bij een datacentrum inzien, bij andere datacenters maakten we gebruik van theoretische rekenmodellen. Het is dus een inschatting in die gevallen.”

De Italiaanse pleit onder meer voor het gebruik van virtualisatie-software. Virtuele machines bootsen het gedrag van hardware van een computer of server na. Door de software laat je meerdere besturingsprogramma’s op een computer draaien. Berekeningen zijn dus niet meer direct gekoppeld aan een fysieke machine, maar aan een virtuele machine, die op een fysieke pc draait. Datacenters sparen daardoor veelal hardware uit. “Voor honderd potentiële gebruikers, heb je niet langer honderd computers nodig. En je kunt ook besparen aan koeling.”

Samen met haar Amsterdamse studenten probeerde de docente tot een algoritme te komen om de data zo energie-efficiënt van het ene punt naar het andere punt te brengen. Momenteel heeft een consument niets te kiezen, de gegevens bepalen hun eigen weg langs tientallen servers en routers over de hele wereld. Maar die weg kun je veranderen, bepleit Grosso. ,,Misschien is een andere route een paar milliseconden langer, maar wel veel energiezuiniger. Of misschien is de energievriendelijke weg zelfs wel korter. Data gaan nu soms drie keer over de wereld, groene routes hoeven niet noodzakelijk langzamer te zijn. Het draait om een goede balans van prestaties en efficiëntie.”

Semantische web

Ze spreekt over het semantische web, waarbij slimme computers (kunstmatige intelligentie) zelf informatie uitwisselen zonder menselijke tussenkomst. De computers redeneren op basis van algoritmes die steeds bijleren en verbeteren. Informatie wordt gecombineerd, er wordt bijvoorbeeld niet langer alleen gecommuniceerd op basis van zoekwoorden maar ook op basis van context en de bedoeling van de gebruikers. Bij het semantische web, combineren de computers zelf informatie.

“We voegen het concept energiegebruik toe aan de semantische informatie om optimale dataroutes en berekeningsmogelijkheden te bepalen. Wat is verstandiger? Een berekening uitvoeren in een datacentenrum in dezelfde stad of dezelfde berekening laten uitvoeren in een datacentrum aan de andere kant van de wereld, waar energiezuinige apparaten staan? Je moet dan alle informatie hebben. Wat is de afstand naar de twee datacenters, wat is het stroomverbruik? Wat ben je eigenlijk bij de specifieke opdracht aan het doen? Ben je de database aan het lezen of aan het manipuleren?”

Datacenters zijn vaak blij met het onderzoek op dit vlak. Het kan duizenden euro’s op de energierekening schelen. Die drie procent aan energieverbruik die de ict-sector momenteel verbruikt, zal echter niet dalen, verwacht Grosso. “We berekenen immers steeds meer. Kijk alleen al hoeveel rekenkracht er nodig is om een internetfilmpje te bekijken. En op onze smartphones gaat het internetgebruik de hele dag door. Maar als we niets doen stijgt het van drie naar vijf procent. En dat is niet nodig als we het zoeken in meer efficiëntie.”