如果剩余的可再生能源可以储存在计算中呢?这就是“信息电池”背后的想法。照片/ iStock。
一个由可持续能源驱动的未来可以使世界免于毁灭性的气候变化，并减少能源费用。但可再生能源存在间歇性问题——太阳在夜间无法提供电力，而风可能会突然停止。
此外，电网必须保持供需平衡，否则就会面临电力激增和停电的风险。因此，可再生能源在生产过剩时被丢弃，而在其他时候，发电厂燃烧化石燃料以满足电网短缺。
Barath Raghavan。图片/ Noe蒙特斯。
他说:“按照目前的发展趋势，五年后，加州每年浪费的可再生能源将相当于洛杉矶每年的用电量。Barath Raghavan他是南加州大学维特比工程学院计算机科学的助理教授。bob国际首页登录
更好的电池存储——全世界科学家的圣杯——被认为是解决间歇性问题的关键，即在风和太阳强大时存储能量。但目前的储能解决方案，包括锂离子电池和抽水蓄能，价格昂贵，难以规模化。
如果剩余的可再生能源可以储存在计算中呢?这就是“信息电池”背后的想法，这是一种由Raghavan和来自加州大学圣地亚哥分校的博士生Jennifer Switzer提出的新系统，最近发表在《ACM能源信息评论》上．
预测可能的计算
信息电池的基本思想很简单:当可再生能源过剩时，它被用于在大型能源密集型数据中心进行推测性计算。根据能源效率和可再生能源办公室的数据，从谷歌和Facebook到好莱坞电影渲染，这些数据中心消耗的能源是典型商业建筑的10到50倍。存储的计算结果可以在绿色能源不那么充足的时候使用。
拉格哈万的研究重点是系统和可持续性，他说:“我们观察到，如果我们可以预测未来可能发生的计算，我们现在就可以在有能源可用的情况下进行这些计算，并存储结果，现在已经体现了能源。”
“如果我们能预测未来可能发生的计算，我们现在就可以在有能量可用的情况下进行这些计算，并存储结果，现在这些结果已经包含了能量。”Barath Raghavan。
例如，YouTube数据中心每天将超过70万小时的视频转换为不同的分辨率。其中许多计算是可预测的，可以在有多余绿色能源的时候进行。在这一点上，数据被存储在服务器上以供以后使用，当电网上可用的可再生能源较少时——基本上是将电力消耗从一个时间段转移到另一个时间段。
那么，它是如何像电池一样工作的呢?拉加万说，从科学意义上讲，电池是用来做有用工作的势能的存储，无论是电的还是其他的。大多数储存在电池中的能量是将一种能量转换成另一种势能，例如，将电能转换成引力。在这种情况下，信息以与电池相同的方式提供能量，因为电能可以转化为所谓的“信息势能”。
除了利用任务可预测性之外，该系统还很灵活:提前完成的计算不需要与稍后完成的计算精确匹配。
“我们支持预计算许多计算片段，然后可以选择之前完成的小块计算，就像拼图一样，并将它们组合在一起，快速计算出一个全新的计算任务，”Raghavan说。
Raghavan说，对于某些类型的工作负载，信息电池系统提供了比锂离子电池更好的效率。具体的效率取决于多个因素，例如所进行的计算类型和功率的可预测性。但与锂离子电池不同的是，存储数据在金钱和能源方面都具有成本效益。这可能有助于减少对化石燃料的依赖，化石燃料占全球温室气体排放的四分之三。
一个有前途的未来选择
研究人员说，虽然这个想法本身相对简单，但挑战在于确定要执行什么计算，何时何地，以及如何进行这些计算，以便在以后有效地检索结果。
“有了这个系统，公司将使用原本会被丢弃的电力，其他所有人都受益，因为电网运营商不必在晚上启动天然气发电来弥补需求。”Barath Raghavan。
在这篇题为“信息电池:用推测性执行存储机会电力”的论文中，Raghavan和Switzer提供了零碳系统的设计和概念实现证明，其中包括用于预测可再生能源未来可用性和数据中心即将执行的任务的循环神经网络。
它还包括一个存储函数的缓存和一个修改后的编译器，以自动修改代码以存储和检索结果。基础设施将在地理上分布，包括许多小型分布式数据中心，每个数据中心都位于该国风能或太阳能产量较高的地区。
Raghavan说:“有了这个系统，公司将使用原本会被丢弃的电力，其他所有人都受益，因为电网运营商不必在晚上启动天然气发电来弥补需求。”
研究人员在研究中探讨了一定的局限性:例如，它只在某些工作负载和某些情况下可行。但Raghavan相信，随着预测能力的提高和与大型系统的集成，这项技术将为未来存储绿色能源提供一种有前途的替代方案。“在可持续发展这一文明层面的挑战中，”Raghavan说，“我们需要我们能得到的每一种工具。”
出版于2022年1月31日
最后更新于2022年1月31日
