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| 地球への環境負荷削減を実現しながら、企業のITコストを最善の状態に……そんな「ITエコシステム」の開発が、米国HP研究所の研究員たちによって、着々と進められています。そこではどんな視点で問題解決を図り、どんな新技術が生み出されているのでしょうか。特別研究員の解説で、21世紀を生き抜くカギとなる重要課題の解決策をお教えします。 |
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地球上のあらゆるITの装置-----デスクトップPC、ノートPC、PDA、携帯電話の他、ルーター、サーバ、ストレージ、ネットワーク----などを、エコロジカルな観点から最良の状態にするにはどうすべきか？……そんな「グローバルITエコシステム」の研究が、コンピューティングのエネルギー効率研究に携ってきたHP特別研究員、チャンドラカント・パテルとそのチームによって進められているのをご存知ですか？
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では、２つの視点で、それぞれ何が課題となっているのかについて述べていきましょう。
まず、熱冷却に伴うエネルギーについてですが、実際に現場では、どれくらいのエネルギーが消費されているのでしょうか？ ご存知のように、コンピュータプロセッサのパフォーマンスは年々進化し、それに伴い熱排出量も増加の一途を辿っていると言われています。そのため、例えばサーバが並ぶデータセンタの場合、ITシステム全体、つまりチップからクーリングタワーまで、すべてのITデバイスから排出される熱を取り除く必要があり、それらの冷却に必要な電力は、ITデバイスを動かすのに要する電力にほぼ匹敵すると報告されています。
さらに数年後、世界中に存在する約5000のデータセンタに40億にわたるモバイル機器がアクセスするような状況になれば、これらの熱冷却に必要な電力は、1年で70ギガワット--約7000万世帯の電力供給量に相当--に上ると予測され、「これは膨大なコストを要するのはもちろん、有効エネルギーの破壊という点から考えると、3億トンもの石炭の消費に等しく、これによって5億8500万トンもの二酸化炭素が排出されることになります」とパテルは指摘しています。
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その上、エネルギーは将来的に価格上昇が必至という状況。HPのテクニカルレポート※によると、すでに現在でもITデバイスを稼働させるための電力コストは、デバイスの減価償却費を上回っており、現状のままでは、そのコストがますます増大していくことが懸念されます。「エネルギーの代価が、政府の補助金などによってそれほど負担にならなかった時代は、ITの電力コストよりも信頼性に重きが置かれ、サーバダウンを起こして解雇されたIT関係者はいても、エネルギーをムダに使ったことでそうなった人はいなかったと思います。
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しかし、これからはそんな考え方が一変するのではないでしょうか」。パテルは、ITの電力コスト問題が、今後企業が抱える重要な課題の一つになることを警告しています。
残念ながら現状では、データセンタの多くが、冷却ファンのスイッチを最速にしか固定できないなど、エネルギー削減を考慮した空調設備が備わっていないこともあり、その熱放出量の多さのためにサーバを十分に設置できないようなケースも少なくありません。そうした状況打開に向け、パテルが立ち上げたのが、HP研究所の熱工学研究プログラムをベースとする「ビジュアルサーマル」の研究チーム（HP Cool Team）。彼らの研究によって、センサーを使って必要なサーバだけを冷却できるよう制御し、冷却装置の稼働コスト削減を実現する「HPダイナミック・スマート・クーリング」が開発され、効率的な熱冷却システムの実現に、大きな一歩を踏み出すことになりました。
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Energy Flow in the Information Technology Stack: Introducing the Coefficient of the Ensemble at its Impact on Total Cost of Ownership and Cost Model for Planning, Development and Operation of a Data Center.
（ITスタックのエネルギーの流れ：オーナーシップのトータルコストにおけるインパクトに関するアンサンブルの係数およびデータセンタでのプランニング、開発およびオペレーションのためのコストモデル）
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一方、ITデバイスの制作に伴うエネルギーコストについてはどうでしょうか。
当然、ITデバイスを制作するには、原材料の採掘や加工、精製のためのエネルギーを消費し、デバイスが完成すれば、それを輸送するエネルギーも必要となります。「こうした各プロセスは、限りある世界のエネルギー資源の破壊に加担するものですが、それを最小限に抑えるには、エネルギー効率を考慮した設計システムを作らなければなりません。
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そして、どの要素はリサイクルが可能で、どれは最終的には元の形近くまで戻すことができるかなど、原材料の全ライフサイクルまでも考慮した設計を考えていく必要があります」と、パテルは説明しています。
これは「今後、IT制作の設計の判断は、地球の中にあるエネルギー資源の量を基準に行うことになる」ということに等しいのですが、そのベースとなっているのが「資源を使うこと（例えば石炭を燃やすこと）はエネルギーを破壊していることにはならないが、有効な仕事をするための資源を破壊していることになる」という「熱力学第二の法則」。「有効エネルギー」という捉え方は、「エクセルギー」と呼称され、「ジュール」という測定単位も設定されており、これからの時代の新たな数値基準として注目を集めることになりそうです。パテルは言います。「ジュールは、世界共通の単位です。私たちはこれからの研究で、ITのエコロジーシステムをすべて調べあげ、破壊される有効エネルギーを、この法則にのっとり数量化していきたいと考えています」。
この数量化実現の最初のステップとして、HP研究所では、UCバークレーのメカニカル・エンジニアリングの教授、ヴァン・P・キャレイ氏と共に「ライフタイム・エクセルギー・アドバイザー」を開発。製品設計者に、設計の中で使用されている種々の原材料が、環境にどれくらい影響を与えているかを示すツールの制作に成功しました。これを活用しながら、「ITデバイスが有効エネルギーを必要とする時だけそれを供給する仕組みを作れば、有効エネルギーの消費を大きく削減できる」とパテルは説明。「コストはエクセルギーの消費を考慮しながら見積られるべきで、世界中の全てのITシステムはそのワークロードを、トータルコストの視点、つまり“電力バランス”“冷却”“コンピューティング”のニーズからはじき出すべき」と説いています。
ちなみにこれは「スマートIT」「スマート・データセンタ」という考え方で、これを実現するには、「対象となるITシステムに何が必要かを判断し、それを世界のどこへでも伝えられる仕組み、世界各地でセンシング・コントロールやコミュニケーションを可能にするインフラ……つまり"グローバルITシステム"を作り上げることが有効だ」とパテルは説明します。
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「そこでは、需要ベースのプロビジョニング･システムを構築できるソリューションのライブラリも必要になるでしょう。これはITだけでなく、地球上で作られる全てのものが持つべきもので、それによって、必要なスケーラビリティ（拡張性）、フレキシビリティ（柔軟性）を備えることも可能になります。やるべきことはたくさんありますが、人々の理解も得られるようになっており、着実に前へ進むものと考えています」とパテル。
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彼はさらに続けます。「私たちがこの研究を始めた時、ITにはエネルギー管理を実現するエコシステムが必須のものとなり、その持続は企業や社会にとってボーナスとなると述べました。今はそれを実行する時で、これに対処することが、低コストのITインフラストラクチャを実現するためには不可欠であり、地球の負荷削減に貢献できる賢明な方法でもあるということを、企業の方々にぜひ理解していただければと思います」。
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