AI はどのようにしてデータセンターの効率を高め、脱炭素化できるのか

現在、データセンターやその他のクラウドコンピューティングの運用は、世界の電力使用量の最大 1% を占めていると考えられています。これらの大規模なサーバーファームの実行、特に冷却に費やされる二酸化炭素は決して少なくありません。電力使用量の約 50% は基本的な運用コストに関係し、最大 40% は冷却コストに起因すると考えられます。

データセンターは、より多くの再生可能エネルギーを活用することから、冷却コストを節約するためにデータセンターを海底に設置することまで、さまざまなソリューションを模索しています。

最も節約的で実用的なソリューションには、非効率性を特定して修正するための人工知能の実装が含まれます。 Gartner のレポートでは、今後 2 年間で全データセンターの半数で AI が稼働すると予測されています。 IDC による 2019 年のレポートでは、それがすでに起こっている可能性があることが示唆されています。業務量は前年比20％増と見込まれており、喫緊の課題となっている。

Hitachi Vantara のデータプラットフォーム製品マーケティングディレクターの Ian Clatworthy と DataBank のエンジニアリング担当副社長の Eric Swartz が、データセンターにおける AI ソリューションの可能性と限界について語ります。

有用な AI 機器を作成および調整するには、データセンターが適切なデータを収集して入力する必要があります。これは、これまで日常業務で役に立たなかった特定の種類のデータが単純に無視されてきたため、困難であることがわかっています。収集していても未使用のものもあります。また、まったく収集されないものもあります。つまり、オペレーターはゼロから始めるか、既存のデータから推定する必要があります。

必要なハードウェアデータには、利用可能なストレージ、アクセスの容易さ、特定の時間に実行されているマシンの数、特定の状況下でトラフィックが送信されるマシンが含まれます。機械の駆動や冷却に消費されるエネルギーに関するデータや、センターの内外の環境条件に関する関連データも重要です。

「適切な機械学習 AI システムを構築できるようにするには、効率を最大限に高めるためにそれらすべてが必要になります。それはすべて重要です」とスワーツ氏は言います。「これらのデータポイントはそれぞれ、他のデータポイントを歪める可能性があります。」

実際、AI はそもそもこの情報を収集するのに役立ちます。データマイニングは、正しい指示があれば、一見無関係な統計に埋もれた有用なデータを抽出できます。 Clatworthy 氏によると、適切なデータが配列されていれば、「実際に何かを意味する方法で情報を提示する」ことができます。

サーバーによる電力使用は、AI 介入の主なターゲットです。使用されていないサーバーは稼働したままになり、受信トラフィックは利用可能な機器全体に非効率的に分散されます。スケジューリング制御エンジンは、深層学習を使用してトラフィックを適切に誘導できます。機能を最適に活用しながら過負荷にならない方法で、利用可能なマシン全体に分散できます。

そして、必要になるまで、未使用のマシンの電源をオフにすることができます。さらに良いことに、Clatworthy 氏は次のように言います。「CPU を停止することもできます。電源をオフにすると、消費電力が減ります。」マシンの電源をオンにしたりオフにしたりすることも非効率的である、と彼は理由付けします。

交通パターンを予測できるため、より倹約した機器の使用が可能になります。したがって、電力使用効率 (PUE) が向上します。 AI は、ワークロードの増加に応じてこれらのプロセスを拡張するのに役立ちます。

予知保全によってさらに効率を高めることができます。「コンポーネントの問題やメンテナンススケジュールに関する履歴データを理解し、それを予算配分に結び付けることで、組織は AI を使用して予測モデルを提供できます」と Clatworthy 氏は言います。

データを活用して停止が発生する可能性が高い時期を確認することで、適切なバックアップをより簡単に確立できます。パッチ適用とアップグレードは面倒で労力がかかりますが、ある程度自動化することもできます。また、障害が発生したマシンは、サービスが中断される前に交換または修理できます。

電源の管理自体も AI の恩恵を受けることができます。再生可能エネルギー源が最も利用可能な時期（風力発電の場合は風の強い日、太陽光発電の場合は晴れた日）を判断することで、データセンターはこれらのエネルギー源をいつ利用するのか、また、化石燃料由来のあまり望ましくない電力源に頼るのはいつかを目標にすることができます。廃熱は方向を変えて、センター内または周囲の施設で使用できます。