データセンターの処理能力は6倍になったが消費電力は6％しか増えていないとの研究結果

インターネットやクラウドコンピューティングを支えるデータセンターは、IT技術の普及により世界中で増加しています。しかし、大量の機器がぎっしり詰まって膨大な電力を消費しているというイメージに反して、データセンターが消費する電力はそれほど増加していないと指摘されています。

Recalibrating global data center energy-use estimates | Science
https://science.sciencemag.org/content/367/6481/984

Data centers use less energy than you think
https://techxplore.com/news/2020-02-centers-energy.html

Cloud Computing Is Not the Energy Hog That Had Been Feared - The New York Times
https://www.nytimes.com/2020/02/27/technology/cloud-computing-energy-usage.html

Data Centers Aren't Devouring the Planet's Electricity—Yet | WIRED
https://www.wired.com/story/data-centers-not-devouring-planet-electricity-yet/

Data Centers Aren't The Energy Suckers They're Portrayed As Being | IFLScience
https://www.iflscience.com/technology/data-centers-arent-the-energy-suckers-portrayed-as-being/

過去の研究により、全世界のデータセンターが消費する電力は2030年までに世界の電力の51％に達するとのシミュレーション結果が示されるなど、これまではデータセンターの消費電力の増加は深刻な問題だとされてきました。ところが、アメリカのローレンス・バークレー国立研究所や調査会社Koomey Analyticsの研究者らの共同調査により、データセンターの消費電力が技術の進歩で効率化された結果、データ需要の伸びに比べて電力の消費がほぼ横ばいであることが明らかになりました。

具体的には、全世界のデータセンターが2010年に消費した電力は、世界の電力消費の1％に相当する約194テラワットでしたが、2018年の消費電力は約205テラワットで、伸び率にしてわずか6％にとどまっていました。その間に、データセンターの処理容量が6倍、トラフィックが10倍、ストレージ容量が25倍に増えていることを考えると、消費電力の増加は非常に少なく抑えられているといえます。

論文の筆頭著者であるノースウェスタン大学のEric Masanet准教授は「普及型のサーバーが演算に要する電力は、CPUの効率化やアイドル時の消費電力の低下などにより、2010～2018年の間に4分の1にまで減少していました。これにより、性能が約6倍になる一方で、消費電力の伸びは6％にとどまっています」とコメント。論文の共著者であるJonathan Koomey氏は「今回の研究が、大規模なデータセンターを悪役だと思っている一般の人々のイメージをリセットしてくれることを期待しています」と話しました。

こうした効率化は、データを取り扱う企業らが消費電力の削減に取り組んだ成果です。2017年には、北極圏の寒冷な気候で効率的な冷却を行う世界最大級のデータセンターが登場。2018年には、再生可能エネルギーのみで稼働する海中データセンターがMicrosoftにより設置されました。

ニューヨーク・タイムズによると「データセンターの削減に努める大企業らの先頭に立つのが、Googleです」とのこと。Googleはデータセンターの冷却システム制御をAIに任せることで、30％の省エネに成功。こうした取り組みにより、「5年前と同じ電力で7倍の処理能力を発揮することができるようになりました」と、Googleの技術インフラ担当シニアヴァイスプレジデントUrs Hölzle氏は述べています。

一方で、半導体市場を専門とする調査会社Linley Groupのアナリストであるマイク・デムラー氏は「中国から挙がってくるデータからは改善の傾向が見えません。これが、データセンターの消費電力を最も大きく押し上げている要因である可能性があります」と述べて、まだまだ効率化が進んでいない地域もあると指摘しました。

また、効率化には限界があることを指摘する声もあります。Masanet氏は、データ需要の伸びを効率化が大幅に相殺できるのは、今後3～4年の間だけだろうと予測しており、それ以降は見通しが立たないとしています。そのため、Koomey氏はより継続的にデータセンターの消費電力削減が行われるように、以下の3つのエネルギー政策を提案しました。

・エネルギースターなどの認定制度を拡充してインセンティブを強化することで、エネルギー効率の取り組みを促進し、効率化がより長く継続されるようにすること
・次世代のコンピューティング技術、ストレージデバイス、冷却技術への投資を増加させて、将来のエネルギー消費を抑制するとともに、再生エネルギーの利用を奨励して、炭素排出を減らすこと
・データ収集やモニタリング、データのモデル化などの分野に力を入れて規制の漏れを無くし、データセンターに関するエネルギー政策をより強力に推進できるようにすること

Masanet氏は「今後数年間は十分な効率化を行う余地が残っていると考えていますが、データ需要は増加の一途をたどっています。この事実は、政策立案者・データセンターの運営者・機器メーカーだけでなく、データの消費者たる我々を含めた誰もが、次の10年に向けたエネルギーの急激な増加を防ぐ努力を怠ってはならないことを意味しています」と述べました。