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低碳计算技术:2050年展望(之一)
论文编辑部-新丝路理论网   2011-04-03 22:13:13 作者:中国期刊界http://www.jiaoyu85.com/index.php 来源: 文字大小:[][][]
作者:张进京译

编者按:构建社会主义和谐社会,必须走循环经济之路,必须充分利用信息与通信技术最大限度地减少人类行为留在地球上的碳脚印。英国在发展低碳经济的战略政策制定和实施方面,提出了很多出色的方案,他们的经验值得我国借鉴参考。英国联合信息系统委员会2009年发布的《低碳计算技术:2050年展望》介绍了英国碳排放减少的战略和计划,分析了信息与通信技术应用对减少温室气体排放,遏制全球变暖的潜在贡献。报告提出的观点可以带给我们很多启迪。本报告全文较长,本刊拟分4期连载,以飨读者。

1 介绍

        英国是世界上第一个把应对气候变化纳入有约束力的法律框架之中的国家,英国的做法具有深远的意义。英国已经制订了未来几年的碳排放战略、计划,并做出了预算,目标是到2050年将英国的碳排放总量降低80%。那么这对ICT行业意味着什么呢?特别是那些在高等教育和职业教育中从事信息服务的行业该做些什么呢?本报告将探讨如何降低ICT行业的碳排放量,分析其实际应用并展望未来。
        气候变化问题已引起人们广泛关注,各国政府正在通过各种财政手段和措施来解决各个行业的耗能问题,但对ICT行业本身的能耗问题,目前尚没有进行深入研究。自上世纪60年代以来,计算技术的发展一直遵循着摩尔定律,人们想当然地认为,每一代新的设备都会有更强大的处理能力,无需相应地增加成本。直到最近,人们才多少认识到,ICT应用消耗了大量的能源,加大了温室气体的排放。
        ICT造成的温室气体排放在迅速增加。一家叫做智力联盟的著名技术贸易协会最近发布了一份报告,估计ICT行业造成的温室气体排放量约占全球总排放量的2%,大约相当于航空行业的排放量。该报告承认,在技术密集型和知识密集型的经济体,如英国和美国,这一比例会更高,由ICT造成的二氧化碳排放量占到总排放量的4%-10%。报告指出,英国环境、食品和农村事务部制定的市场改革计划,目的是支持英国政府可持续发展产品政策的制定的实施。报告还指出,从2000年到2005年,ICT行业的耗电增加了一倍多。
        但是,ICT对环境的影响既有负面的,也有正面的。例如,一个大学开视频会议要耗电,但与出差旅行所产生的碳排放相比,它对环境的影响就很小。可能我们的确需要更多地采用ICT技术来建立一个低碳社会。从概念上讲,我们可以把ICT的影响分为直接的和间接的。对环境的直接影响是由设备本身或设备安装造成的,而间接影响则是由技术改进应用过程造成的。例如,一台PC机的耗能会产生直接的负面影响,但用PC机来运行汽车共享数据库,又能产生间接的正面影响。
        ICT应用不仅要消耗电能,而且要使用有毒材料和稀有材料,所以在产品的生命结束后会产生废料。对于ICT应用,在结构上,不仅要考虑供应链管理,而且要考虑社会与环境因素,如在制造过程中使用有毒材料,制造工厂过度开采水资源对人的影响,或废弃物的社会影响。
        本报告的目的是把更多的人们关心的问题纳入英国联合信息系统委员会已公布的“绿色”或“可持续”ICT议程之中。所以,这份技术观察报告重点讨论的是第一级或第二级的影响,即设备和设施直接的环境影响和设备控制与使用政策的影响。根据现在的说法,我们使用了“低碳”这个词来描述温室气体排放的减少,但我们承认,这个词不大准确。一般技术报告的预测期是5到10年,本报告的展望则超过了30年。这是由缓解气候变化措施的长期性决定的,目前,跨国界的措施,特别是在欧洲,预测期在不断延长,2005年欧洲环境署的预测期已延伸到2100年。但是,要强调的是,本报告的预测不见得准确,因为从技术的角度是很难做出时间跨度如此长的预测的,何况还有材料的进展和所谓“黑天鹅”事件(难以预测的巨大变化)的影响。
1.1“低碳”有多低?
        “低碳”一词常常会让人感到迷惑。从全球的角度、欧洲的角度或英国的角度看,或从2020年、2030年、2050年甚至2100年的时间跨度上看,指标都不一样,总之,在减少排放的路线图上,各个里程碑都是不同的。如果说英国到2020年比1990年减少34%的碳排放指标是“低碳”的话,那么我们该如何解释到2050年英国需要减少超过80%的排放呢?这样考虑指标有什么用呢?根据2009年12月在哥本哈根召开的联合国气候变化框架公约第15次缔约方会议的决议,欧洲委员会承诺的比1990年减少排放20%最后可能会改变成减少排放30%。欧洲环境署对联合国气候变化框架公约最终做出了这样的评价:
        “科学的不确定性不能成为保持大气稳定的温室气体浓度水平确定模糊的理由。另外,确定安全或可持续的浓度水平不仅是一个科学问题,而且与观察和预测有关,与观念、价值和政治对话有关”。
本报告明确指出,到2030年,将全面开发降低工业、废弃物管理和农业产生的一氧化二氮和甲烷技术,实现可持续的、低成本的减排。其他行业也会采取更大的减排举措。
         实际上我们现在设立为指标的那些数字,只是用来唤醒人们的意识,实际发生的变化像流沙一样在变动,各种各样的因素都会引起变化。虽然这些指标可能会大幅度地修改,但认为这些指标设定的方向都错了的想法也是不对的。在2020年之前,各个大学必须摆脱过渡技术的短暂影响,启动行业整合,制定更大的长期计划,跨度到2050年甚至更远。

1.2指标之外的任务
        近期,大约到2013年,毫无疑问重点是要达到气候变化法和英国政府5年碳排放预算设定的目标。但是,从长期的战略角度思考,就要有更大的视野,不能局限于这些指标。英国政府的过渡计划提出:
       “到2050年,基本上所有的电能都将来自可再生资源以及碳排放被收集和长期安全储存的的核燃料或化石燃料。到2020年,40%的电能将来自这些资源,其中可再生资源将占到30%”。
这个声明从概念上明确了我们需要做什么,重点是让发电“温室气体排放中性”,为实现这一目标,既要减少需求,又要增加供给。本报告的撰写将与这一议题的探讨同步进行,要制定跨行业规划的长期战略,并融入高等教育和职业教育之中。
        本报告在结构上围绕两个主要思路展开:一个是分析每个高等教育机构中使ICT能源效率在短期和中期最大化的技术和标准(第四节),另一个是分析2013年前需要采取的跨行业战略规划与行动,为2020年和更长期的措施做准备(第五节)。

1.1 概要与调查范围
        一般来说,技术观察报告都是为跨学科职业教育和高等教育撰写的。高层决策者应该从报告中获益,感知技术的要素、能力、意义和发展方向。另外,技术观察报告的部分内容可能会超出技术层面。高等教育机构IT管理者和技术人员应该感到这些报告对他们是有用的。
简单说,本报告讨论的是:
(1)措施与标准的最佳范例;
(2)基于简单人员行为或低成本投资的短期“快速定位”;
(3)更高成本投入或基于更多实验的长期解决方案;
(4)对影响这些技术未来发展问题的讨论;
(5)低碳ICT路线图的初步尝试,把相关问题纳入一个框架,考虑目前气候变化法设定的指标。
       第四节对主要技术进行了详细分析。这种技术讨论也许会超出一般读者的理解能力,所以我们在第六节中简要介绍了第四节中讨论的主要技术发展趋势。在第六节中,我们还提出了低碳ICT路线图,这是在气候变化法指标框架内对技术做结构性观察的初步尝试。
第五节分析了2013年前的中短期跨行业规划与措施,目的是为2050年及更远期的行动做准备。这一节在以下方面专门进行了分析:
(1)数据中心的未来:云计算,政府云,可适应数据中心与纳米数据中心
(2)企业架构
(3)能源安全,特别是数据中心的影响
(4)适应气候变化:欧洲委员会应对气候变化的第二种战略。

2 当前政策

        像因特网一样,减少碳排放也是工作不可或缺的组成部分:每个政府工作人员都要把减少碳排放视为自己的责任。——英国能源与气候变化部大臣 艾德 米利班德
    英国在政策与战略上对发展低碳ICT是有所考虑的。低碳ICT是国家应对气候变化和环境恶化跨行业战略的一个组成部分。政府高层对气候变化政策的关注至少可以回溯到2000年,那时,原环境、交通与地区部就发布了《英国应对气候变化规划》。
        2000年年中,后续工作在新组建的环境、食品和农业事务部的领导下继续进行。该部2007年发布的《气候变化战略框架》是这项工作发展到顶峰的标志。这个框架指出需要采取紧迫行动应对气候变化,并勾画出了未来低碳经济的愿景。框架报告讨论了国际层面的长期解决方案,强调了若干重要国际事件的意义,如联合国气候变化框架会议京都议定书和欧盟的成立。报告明确指出,政府部门对发展低碳经济将发挥重要作用,技术、能源效率和技术转移至关重要。
        政府层面关于气候变化的讨论是继《气候变化经济学斯特恩评估报告》出版之后展开的,该报告的撰写受英国财政部委托。报告分析了在气候变化方面采取措施与不采取措施的经济后果,指出稳定气候变化的经济成本“相当大但是可以控制”,行动的延误是“危险的,而且成本代价会高得多”,采取措施的成本大约相当于GDP的1%。英国金融服务管理局主席阿戴尔•特纳勋爵在他的著作《合理的资金:公正的经济》中指出,这笔钱相当于国家在富裕之路上晚几个月。
        尼古拉斯•斯特恩爵士是前世界银行首席经济学家,他的评估报告引用证据的分量,研究的深度,委托方英国财政部对政策制定的重要性以及他本人的领导威望,都对政府部门的讨论有着重大影响。政府对斯特恩评估报告的重大战略反应是在2008年颁布了《气候变化法》,该法与其他一些政府战略和措施相符,例如商务部2007年发布的《能源白皮书》和环境、食品和农村事务部2006年制定的《气候变化计划》,该计划提出了英国的国内外政策和行动优先序。
        英国的《气候变化法》于2008年秋末成为正式的法律。英国政府宣称,这是世界上第一个具有法律约束力的气候变化框架,是英国发展低碳经济的重大纲领。气候变化法的要点如下:
(1)设定的法律目标是,通过在国内和国际上采取的行动,到2050年使CO2排放量与1990年相比至少减少80%,到2020年至少减少34%。
(2)成立一个新的、独立的气候变化委员会,审查目标和进程,并向议会报告。
(3)预留5年的碳排放预算,限定每年的CO2排放量。第一期预算从2008年到2012年。
(4)为先前宣布的《减少碳排放承诺》提出一些法律框架,为非能源密集型的商业和公共部门制定新的碳排放交易方案。
气候变化涉及的问题已经列入英国的政治议程,2008年10月,英国成立了能源与气候变化部,任务就是实现向低碳英国的过渡。
       继《气候变化法》获批为正式法律之后,能源与气候变化部又于2009年公布了《英国低碳过渡计划》白皮书,提出了按照法令的法律框架制定的战略计划和目标。减少碳排放,要像财政预算一样做出计划,总目标是减少4.59亿吨的温室气体排放。本观察报告最重要的是涉及具体部门的第5节,在这一节中,公共部门的减少碳排放计划尤为重要。因为到2020年,企业的碳排放总量将比1999-2000年度减少13%,而公共部门要减少30%。
        《减少碳排放承诺》是政府在公共部门减少碳排放的主要推动力,它可能对大学和学院产生最大的短期影响。《减少碳排放承诺》于2010年4月开始实施,涉及较大的需要获得碳排放额度的公共机构与组织,2013年,额度总量将会受到控制。目前对内在能耗,也就是对产品制造和销售的能耗情况尚不清楚。内在能耗的成本也许能在供应链的后端得到补偿,但从长期看,至少不能一开始就把这种能耗看作是理所当然的。
通过回收利用可以增加收入,要实现这个,就看这些公共机构怎么去做了。英国提出的宏伟目标是,到2018年,保证所有新的公共部门大楼实现“零碳排放”,虽然政府并没有做出肯定的承诺。到2010年春天,英国的每个部及其附属的公共机构都将制定出自己的减少碳排放计划。
         英国高等教育基金委员会将对各部门碳排放减少量的合理性评估,并为实现这些目标制定的后续战略咨询。

2.1欧洲采取的行动

        欧洲已经制定了减少全球气温升高2 oC的战略,并在2007年的布鲁塞尔峰会上宣布了一个计划。计划中的行动如下:
(1)根据2006年10月欧洲委员会公布的能源效率行动计划,到2020年把欧盟的能源效率提高20%。
(2)到2020年把全欧洲可再生能源的比例提高到20%。
(3)制定环境安全战略,推动企业采用碳回收和储存技术。
(4)增强和扩大欧盟的碳排放贸易计划。
(5)限制汽车、航空等运输的碳排放。
(6)减少其他行业的CO2排放,例如居民楼和写字楼,减少各个行业的温室气体排放。
(7)像欧洲社会第7次研究框架计划所做的那样,在2013年后,再次大幅度增加欧盟气候、能源和交通预算。
        最后两点对教育部门尤为重要。

2.2欧盟的基础起点
      
        欧洲工作的重点之一是分析整个欧盟ICT行业的能源利用趋势。现已拟定了2020年之前技术开发的两个主要方案:一切如常方案和生态方案。生态方案是采取一次大行动,实施与ICT相关的提高能源效率措施,包括政策、市场和技术改进。生态方案采取的这些措施举例如下:欧盟战略之星计划(节电产品贴标签)的推广和不断改进;从2009年开始强制执行80PLUS高效能供电(台式机在各种负载下效率在80%以上);供电管理强制使用计算机及相关设备。
       为制定这两个方案,英国联合信息系统委员会于2008年根据2005年的统计对全欧盟的各类ICT应用和电器设备,包括电视、手机、数据中心等的能耗基准数据进行了计算。计算结果表明,2005年欧盟各类ICT应用和电器的年电耗为2145亿度,其中计算机和显示器耗电423亿度,数据中心和专用服务器耗电291亿度,英国联合信息系统委员会报告最关心的是后面两个数字。根据一切如常方案的预测,到2020年,欧盟的总电耗为4097亿度,计算机和显示器耗电为590亿度,数据中心和专用服务器的耗电为960亿度。生态方案的预测是,总耗电2882亿度,计算机等460亿度,数据中心等698亿度。

2.3计算机产业的战略与政策
   
        在政府进行政策与战略制定工作的同时,各类产业也在积极地行动。许多产业不仅推测政府可能出台的法规,还从产业本身和员工应承担的义务的角度考虑,开始了相应的工作。这些产业包括与本报告关系最密切的计算机产业。
(1)英国计算机学会成立了碳脚印工作组,小组的任务是为特定技术领域撰写最佳范例详细说明,让各行各业借鉴。
(2)2007年,谷歌和英特尔发起成立了一个用计算技术挽救气候的小组,这是一个不赢利的,由具有生态意识的消费者、企业和保护组织参加的组织。
(3)绿色网格组织是致力于提高数据中心和企业计算技术生态系统能源效率的全球联合机构,由许多计算机企业组成,包括一些大型计算机公司,如英特尔、IBM和戴尔。
英国政府部门内的CIO委员会是一个由大的政府部门首席信息官组成的组织,2007年11月,该组织发表了一个措辞强硬的声明,力促政府部门减少自己的碳脚印。声明转呈首席技术官委员会,随后又成立了绿色ICT工作小组。这个小组现在包括16个部,任务如下:
(1)把减少碳排放同达到其他目标结合在一起;
(2)找出一组可以被政府部门采用的带来变化的顶尖技术;
(3)与Gartner信息咨询公司共同建立一个记录卡,根据记录卡确定基准能力。
        2008年提出了绿色政务ICT战略,同时还制定了若干纲领和路线图。特别要指出的是,2009年,内阁办公厅提出了“政府各部在进行新的ICT采购时,要考虑碳排放影响”的建议。
IT经理协会是一个为地方政府提供咨询的会员组织,简称ScoITM,该组织为地方政府设定的类似目标提供咨询。另外,领导政府采购的政府商务办公室建立了一个可持续采购部门,为中央和地方政府提出采购框架。

2.4高等教育
   
        高等教育和职业教育方面启动了若干项目和计划,例如:
(1)高等教育环境状况计划;
(2)三级教育中的可持续信息技术项目;
(3)高等教育可持续发展计划;
(4)英国联合信息系统委员会的更绿计划。

3 计量与测量

        计算机产业产生的废料和过时设备废弃所形成的废料大多被填埋或焚烧。欧洲委员会资助的ICT环境影响报告预测,到2020年,这类废弃物的数量会翻番。这类废弃物数量庞大,其中有可再利用价值的材料,例如铜,无法回收,而有害物质,例如铅,则向环境释放。另外还要注意到,以“循环使用”为借口,向发展中国家运送工业废料,例如旧的ICT设备,会带来相当严重的健康与安全问题,这种做法广受谴责。
        举个台式PC机的例子。PC机在整个生命周期中的许多能耗是可以看到和估计的,例如在制造和销售过程中的能耗。某台PC机留下了多少碳脚印,取决于这台机器用了多少年,消耗了多少能源。一台PC机有好几千个零件,而ICT产业的供应链又是相互高度隔离的,所以用来估算PC机碳脚印的可用信息极少。
        为了让用户能了解ICT的负面影响,在购买设备时做出清楚的决策,就要有恰当的方法度量这种影响,并相应地在设备上标识。在分析最重要的生态指标之前,有两个重要的概念需要搞清,即碳脚印和生命周期管理。

3.1生命周期的确定

       一般来说,度量所有产品生命周期的环境影响是极为复杂的。这个量化过程通常叫做生命周期评价(LCA),国际标准组织(ISO)等已经制定出了正式标准。LCA分析产品制造和服务的碳脚印,同时也要考虑大量与制造、销售和废弃相关的其他环境因素。对于计算机产业,做LCA特别困难。一个原因是潜在影响的多样性。例如,美国环境保护署研究了包括生产环节在内的计算机显示屏的整个生命周期,分析了其20种不同的对环境的重大影响,包括全球变暖、固体废料填埋、光化学烟雾、供水酸化和臭氧损耗(见田纳西大学清洁产品与清洁技术研究中心2001年研究报告)。报告发现的问题是,在这些不同的因素中,哪些相对更重要?气候变化难道比酸化供水更重要吗?
       对计算机产业做LCA的第二个困难是设备制造过程非常复杂,通常需要很长,涵盖面很宽的供应链。许多产业常常笼罩在严格商业保密的氛围之中,致使生产链工艺过程的详细可靠数据难以获得,这是一个痼疾。举个例子,仅芯片制造就要消耗大量的水、上千吨的化工材料和能源。2003年威廉姆斯做了一个粗略的计算,结果显示,仅一台计算机的记忆芯片就要耗费94公斤化石燃料。这个数字听起来似乎不大,但作者指出,这个重量是芯片重量的500倍,而汽车消耗的化石燃料重量只有自身重量的两倍。2009年,詹姆斯和霍普金斯指出,计算机设备的基础元件——集成电路——的生产,对生产生命周期的能源影响最大。

3.2 碳脚印

        碳脚印是一个产品在整个生命周期内的温室气体排放总量。碳脚印是一个常规生命周期评估,不像别的环境度量方法那样关注总的温室气体排放量。碳脚印的典型表达是吨二氧化碳当量(tCO2e),它也包含其他一些造成气候变暖的化学物质,如甲烷和一氧化二氮。英国标准研究所颁布了2050年规范,提出了产品与服务生命周期温室气体排放评估的标准方法。规范认为,碳脚印排放的评估,要从产品生产之日起,延伸100年。英国标准研究所还推出了一部指南,叫做《如何评估产品与服务的碳脚印》,列出了公司和机构评估其产品和服务的详细程序。英国标准研究所现在正在制定ICT行业规范的具体版本。

3.3碳排放统计
 
         现在碳排放统计的基本方法好像不少。但这一领域发展迅速,需要制定刚性标准。有意思的是,很多机构在做碳排放统计时倾向于光使用电费账单和电子数据表格。随着现有公司社会责任的扩展,现在开始有了更为复杂的统计方法。英国分析家沃丹提克斯最近发表了一个报告,在这一新兴领域中分析了20个大供应商。另外,英国碳排放计算集团还定期举办这方面的研讨会。

3.4标识与标准

         现在有些办法是在产品上贴环境影响的信息标签。这些生态标签,正如人们所知,向购买者提供两类基本信息:产品信息和过程信息。产品信息是最终产品的环境特性,例如产品日常使用的能耗。过程信息描述最终产品的制造和生产过程。标签可分类如下:

第一类:提供第三方,如政府机构颁发的证明,也就是说,自己发的证明无效。
第二类:制造厂声明他们的产品符合某些独立的标准,例如自己的证明。
第三类:设定的一套直接与消费者有关的量化环境信息,例如耗电,让消费者能通过这些信息做出自己价值判断。
         这种分类是ISO14000的环境管理标准的组成部分。
         不过,重要的是要看到标识和验证计算机相关产品的困难。正如我们已经讨论的,计算机产业的产品极为复杂,涉及非常繁复的制造工艺和大量的材料。产品开发转型极快,例如,一台新型PC机可能只会在市场上存在6个月。这个市场是高度竞争,价格敏感的。所以,对独立的第三方来说,要开发新的度量手段去测试和验证新的产品,很困难,很费时,也很费钱。
这些问题导致了对生态标签的诸多批评。例如,对第二类标签,批评者认为现在尚没有独立的审计者,制造厂商目前是自己做评估,然后简单地向认证机构报告(虽然他们也测试了竞争对手的产品)。另一种批评是针对欧盟生态标签的,批评者认为,认证过程缓慢,在英国市场上,没有一台PC机或便携式电脑在认证期间能根据欧盟的数据库贴上标签。约翰逊详细分析了一些对标签方式的批评意见。
虽然功能有限,但毕竟有些出色的标签方案起到了促进作用,让人们认识到了ICT的环境影响。很多人非常关注设备的能耗,本报告也特别关注这个问题,详述如下:

3.4.1能源之星
        能耗生态标签始于1992年美国环境保护署的能源之星标签。这是第二类标签,重点标识产品运行和待机状态的耗能。这种标识是自愿的,在美国政府和欧洲委员会签署共同协议后,已在欧盟范围内采用。能源之星计划覆盖大量的家庭、办公和工业产品,不过对本报告来说,最重要的是该计划涵盖了计算机相关的产品,包括PC机、台式电脑和游戏操纵台。最新的版本是能源之星5.0,2009年6月起在欧盟内部采用。
        一个产品要符合能源之星5.0的标准,必须满足三种模式的能耗要求:待机状态、睡眠状态和运行状态。交流电向直流电的转换效率不得低于85%,减少转换生成的废热。对一台PC机来说,具体的要求是,待机状态耗电少于或等于2W,睡眠状态耗电少于或等于4W,空转状态(例如只运行基本操作系统,不执行用户的任务)耗电少于或等于50W。具体规定视PC机的类型(存储器的规模等)而定。能源之星5.0版不含数据中心的服务器,对服务器设备,另有标识标准。这项工作分为两个阶段,第一阶段是在2009年5月提出草案征求意见,第二阶段于2009年9月开始。

3.4.2电子产品环境影响评估工具
        能源之星计划关注的完全是能耗,另一些标签则涉及更宽泛的环境影响标准。电子产品环境影响评估工具(EPEAT)生态标签是一个突出的例子。这种标签监测电子设备的整个生命周期(目前仅包括台式电脑、笔记本电脑和显示器),涉及有害物质使用,拆解和循环使用,能耗和废弃、回收。
        EPEAT执行的标准是IEEE1680。该标准系列明确了23个必须执行的标准,28个选择执行的标准,包括工艺方面的标准,如在制造过程中镉的使用,以及产品方面的标准,如运行能耗。适用于台式电脑、笔记本电脑和显示器的能源之星标准规范是电子产品环境影响评估工具的核心标准。
        严格地说,电子产品环境影响评估工具是一种二类生态标签,虽然它需要定期独立验证。验证过程可能只是简单地要求生产厂商提供生产报告,实验室分析和其他一些数据,不过电子产品环境影响评估工具保留独立提取产品并检测的权利。

电子产品环境影响评估工具有三类标准:

铜牌标准:基本符合所有的必须标准;
银牌标准:选择性标准符合率达50%;
金牌标准:选择性标准符合率达75%。
         美国联邦政府要求政府采购设备的95%符合银牌标准,很快英国对政府采购也会这样要求,而环境署的目标是,只要有适合的设备,就要采用金牌标准。EPEAT和IEEE现在正在提高目前的显示器、台式电脑和笔记本电脑的标准,建立IEEE1680 标准系列,扩大覆盖范围,把服务器、打印机、移动电话和电视等也包括进来。IEEE的这些工作程序是完全开放的,现在需要把这些理念融入高等教育领域。

3.4.3TCO标签
        TCO是瑞典产业工会的一个联盟,所以TCO认证标签不仅包括环境标准,而且包括保健与安全内容。这是一个一类标签,范围覆盖各种办公室产品,包括显示器、计算机、键盘、打印机和移动电话,它在显示器和监视器市场中的作用格外重要,而在台式电脑和笔记本电脑方面的影响很小,只有戴尔、富士通和西门子的台式电脑使用TCO标签,没有一家笔记本电脑厂商使用TCO标签。

3.4.4欧盟生态标签
        欧盟生态标签,通常还叫做欧盟之花,是一个一类标签,其范围覆盖多种产品。标签对每一种特殊的分类产品,例如设备,都制订了标准,而且标明产品已经过评估,按标准运行良好,优于市场中的其他产品。该类别中能耗最低的产品有资格获得奖励,目前的能耗降低水平暂定为20-30%。对PC类产品,现在已经有了符合能源之星标准的标准。欧盟的每个国家都有一个权威机构对生产厂商按照标准进行评估,在英国,这个机构是英国环境、食品和农村事务部。其他相关的工作则按照欧盟能源终端使用效率和能源服务法令进行。

3.4.580PLUS计划
        该计划借鉴了美国对能源效率规定,要求计算机产业执行所谓的80%以上供电计划:这个计划规定,计算机、服务器或显示器在各种负荷下,交流电(AC)向直流电(DC)转换的能源效率不低于80%。满足这一规定并达到其他一些相关标准的供应商被授予三类标牌之一(金牌,银牌,铜牌)。该计划最近已推广到专门数据中心使用的高端电源,公布了一项研究结果,建议成立第三方结算中心,把建议的能效目标在市场中推行。

3.4.6气候拯救者组织
        气候拯救者组织是一个由消费者、生产者和环保团体组成的非赢利组织,成员包括世界野生动物基金会。该组织由英特尔和谷歌于2007年发起成立。该组织的工作重点是劝说计算机制造厂商承诺生产能达到具体能耗目标的产品。该方案不仅是一个生态标示体系,而且是一个主动的行动纲领。例如,该方案努力教育和引导个人消费者承诺使用符合标准的产品,采用先进的能源管理方法。
该组织采用的是第二类标签。气候拯救者组织是以能源之星5.0版本为基准起步的,目的是在未来几年逐步提高目标。与其他很多标示方案一样,该组织也向达到标准者颁发金牌、银牌和铜牌。要获得金牌,就要采用最近的能源之星版本,不仅电源效率最低要达到90%,输出效率也要达到50%。

3.4.7标准性能评估公司(SPEC)
         标准性能评估公司是一个制定计算机技术性能基准标准的非营利组织,成立迄今已20年,该公司最近扩大了工作范围,推出了供电和能耗标准(SPECPower)。根据这个能效基准,生产厂就可以获知每台计算机和服务器的能耗数值。不过,从实际操作的角度看,这样做太具体,难以运行,对大多数购买者来说,这一指标又过于数学化。广泛使用还会涉及知识产权问题,所以目前只是在度量计算服务器能效时小范围使用。

3.4.8数据中心的能耗测算
        在本节中,到目前为止,我们讨论的大多是每台具体设备的能耗,现在我们要开始分析数据中心的能源效率了。正如英国计算机学会最近公布的一份报告所指出,这是一个新的领域,计算起来可能很复杂。一家叫做绿色网格的产业集团提出了几种测量数据中心能耗的方法。这些方法都是按时间和物理空间功能来测量能效的。数据中心密度法是测量数据中心地板上所有能耗与地板面积的比率,单位是每平方英尺(或米)千瓦。数据中心基础设施能效方法是分析冷却和电源基础设施的耗能,观察相关ICT设备实际耗能占总能耗的比例。纽卡比在写给英国计算机学会的报告中指出,虽然这些度量方法在开始的时候是非常有用的,但它们考虑的主要是单位能耗的有效IT处理量,而不是问“我的数据中心支持的业务过程中的每个IT服务的财务和环境成本是多少?”。现在人们考虑的已不单单是处理能力,而是实际服务效果以及相关的更多利益。
英国数据中心专门研究小组的工作在英国特别重要。它与碳信托基金公司共同开发的数据中心能效分析模型是目前最先进的,尽管尚未推广到整个ICT领域。高等教育系统是高调支持这项工作的。英国计算机学会最近对数据中心管理者的碳排放减少承诺做了调查,详细讨论了数据中心管理者将会面临的一些问题。英国联合信息系统委员会和英格兰高等教育基金委员会应考虑与英国计算机学会的数据中心专门小组共同建立数据中心能效模型。

3.4.9绿色IT成熟度评估
        以上讨论的方法和基准应该在组织的战略和规划层面,从环境的角度做更宽泛的考虑。现在有一种叫做绿色IT成熟度评估的新兴技术,功能类似于更为传统的成熟度模型工具,如能力成熟度模型集成(CMMI),它能帮助组织评估业务流程的成熟度,并与最佳范例进行比较。现在IBM和埃森哲等公司已经开发出了若干此类模型,英国政府与Gartner合作开发出了政府绿色ICT评价计分表。环境署一直在制定度量ICT应用持续效果的方案,目前尚不准备公布。有几个地方政府部门,包括伯明翰和伦敦的公司正在评估一个叫做更绿ICT成熟度模型,它能用网上工具评估组织对ICT绿色应用的战略反应。

3.5现在要在计量方面做些什么?

         正如介绍中所说,本报告认为,在降低ICT的环境影响方面,高等教育和成人教育管理者们面临的任务首先是要遵循气候变化法的规定。所以说,减少人们日常生活留下的碳脚印,是最重要的事。英格兰高等教育基金委员会向各个学校发布了指南草案,呼应气候变化法。草案指出,到2010年,大约有80个较大的学校将作出减少碳排放承诺。草案建议各学校制定碳排放管理战略,把基础计算要素(例如测量目前机构的碳脚印)包括进来。英格兰高等教育基金委员会建议采用碳信托基金公司的高等教育碳管理方案。这个方案采用的方法是比较基本的,各学校和各部门更愿意采用详细具体的碳脚印计算方法。
        碳信托基金公司建议大多数组织采用的碳脚印基本计算方法在目前阶段应对气候变化是足够的。该方法建议各机构要明确一组主要的排放源,包括现场用电。但是,某个部门,甚至一个计算机房或服务器房就可能改变这些排放源。碳信托基金公司在自己的网站上提供了一个把用电量转化为碳脚印的计算模式。在本报告撰写时,1kWh的电网电量相当于0.537公斤的CO2 排放当量,用货币比较的话,高等教育和成人教育部门1000英镑的电费大约相当于每年8.6吨的CO2 排放当量。读者如想进一步了解碳脚印计算方法,可访问英国环境、食品和农村事务部的网站。
        在本报告的后面章节,我们将把机构和学校内部开发的中短期技术与更长期的,跨部门的,最终会占主导地位的技术手段分开。下一节我们重点讨论减少碳脚印的中短期技术和标准,特别是提高日常生活中能效的计算技术。关键是提高设备的能效。要有好的基准,明确的基准有助于采购决策,能提供标准化的比较方法。

作者简介:

保罗•安德森,技术作家,英国联合信息系统委员会技术观察报告技术编辑。他毕业于利兹大学计算机科学专业,在学术界和产业界从事计算技术工作20多年。2007年获英国工程与物理科学研究委员会的年度计算机科学作家奖。
盖纳•巴克豪斯,英国联合信息系统委员会技术观察报告项目经理。她委托和参与了《技术的未来》报告的撰写。她还从事技术工作,2002年以“新的电子出版系统设计”项目获创新奖。2005年,她与保罗 安德森共同撰写了绿党大选宣言。
丹尼尔•柯蒂斯,牛津大学环境变化研究所能源保护高级研究员,英国联合信息系统委员会资助的低碳ICT项目的评估主管,该项目的目标是减少大学ICT基础设施运行造成的碳脚印。他的技术背景是能源保护,尤其熟悉能效和可再生能源技术。他在若干国家和国际组织,包括威尔士的替代技术中心和巴黎的国际能源署,参与过许多能源项目。
西蒙•雷丁,环境署创新顾问,可持续ICT发展的政府代表和国际专业组代表。
大卫•沃鲁姆,牛津大学电子研究中心技术经理,参与过许多技术基础设施建设项目,包括大学广域计算网格建设。他是英国联合信息系统委员会资助的低碳ICT项目技术设计师,该项目的目标是促进现有ICT资源的有效利用。现任英国电子科学工程任务组组长。

译者简介:

张进京,国家信息中心高级工程师。

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