Neue Lösung für z

baranozdemir/iStock

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Im Oktober 2022 berichtete Interesting Engineering, dass das internationale Forum für Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE) schätzte, dass allein im Jahr 2022 5,3 Milliarden Mobiltelefone auf Mülldeponien landen würden. Das ist eine unglaubliche Menge an Abfall, der oft giftig ist.

Jetzt versuchen Forscher der San Diego Jacobs School of Engineering der University of California, etwas dagegen zu unternehmen. Die Doktorandin und Erstautorin Jennifer Switzer hat zusammen mit ihren Co-Autoren, den Computer Science and Engineering (CSE)-Professoren Ryan Kastner und Pat Pannuto, sowie dem Doktoranden Gabriel Marcano eine innovative Methode zur Bekämpfung von Mobiltelefon- und anderem Elektroschrott entwickelt.

Dies geht aus einer letzte Woche veröffentlichten Pressemitteilung der Institution hervor.

„Die Herstellung moderner, leistungsstarker Computertechnologie erfordert einen spektakulären Energieaufwand. Das Papier untersucht, wie man die Datenverarbeitung nachhaltiger gestalten kann, indem man neue Einsatzmöglichkeiten für Geräte findet, für deren Herstellung die Gesellschaft bereits die CO2-Kosten bezahlt hat“, sagte Pannuto.

Die Autoren argumentieren, dass herkömmliche Recyclingoptionen energieintensiv sind, viel Umweltverschmutzung verursachen und den Hauptteil des Telefons nicht wiederverwenden. Daher bieten die Forscher eine umweltfreundlichere Option an.

Ihr Plan: Die ausrangierten Geräte als funktionierende Prozessoren neu einsetzen. „Ihr Ansatz vermeidet einen kohlenstoffintensiven Herstellungsprozess und nutzt gleichzeitig möglicherweise die ungenutzten 75 Prozent der Lebensdauer eines Smartphone-Prozessors“, heißt es in der Pressemitteilung.

Die neue Studie berücksichtigt sowohl die „Praktikabilität als auch die Umweltvorteile der Wiederverwendung von Prozessoren für Nicht-Verbraucher-Anwendungen“. Genauer gesagt erwecken die Forscher alte, verschwendete Prozessoren zu neuem Leben, als Cloudlets für Microservices für Social-Media-Websites und als Wildtierüberwachungssensoren.

Dies ist besonders praktisch, wenn man bedenkt, dass Smartphone-Prozessoren im Durchschnitt eine Lebensdauer von mehr als 10 Jahren nach der Entsorgung haben und häufig nach nur 25 Prozent ihrer Funktionslebensdauer ausgemustert werden.

Um ihre Bemühungen zu bewerten, haben die Forscher eine neue Metrik entwickelt; die Computational Carbon Intensity (CCI), die die tatsächlichen Auswirkungen der Rechenleistung auf die Lebensdauer eines bestimmten Geräts bewertet und vergleicht.

Nachdem das Team diese neue Metrik auf alte Server, Laptops und Smartphones angewendet hatte, stellte es fest, dass Smartphones aufgrund ihrer Vielzahl wertvoller Komponenten das beste Potenzial zur Reduzierung der CO2-Emissionen bieten. Diese Komponenten versorgen zweckentfremdete Prozessoren mit einer robusten Stromversorgung, wertvoller Netzwerkhardware und reichlich nutzbarem Nutzen.

„Bei Geräten mit kürzerer Lebensdauer, wie zum Beispiel Smartphones, stammen 80 Prozent oder mehr des CO2-Fußabdrucks über die gesamte Lebensdauer aus der für die Herstellung des Geräts aufgewendeten Energie und nicht aus der Energie, die es während des Betriebs verbraucht hat“, sagte Pannuto. „Wie viele alte Telefone, Laptops und Desktops verstauben? Mal sehen, ob wir ein sinnvolles zweites Leben für sie finden können!“

Die Forschung erregt Aufmerksamkeit, da sie das Potenzial hat, ein seit langem bestehendes bedeutendes Problem zu lösen. Die Autoren wurden bereits auf der ASPLOS-Konferenz (Architectural Support for Programming Languages ​​and Operating Systems) 2023 mit einem Distinguished Paper Award ausgezeichnet und ihre Arbeit wurde über 50.000 Mal heruntergeladen, eine Rekordzahl in der 28-jährigen Geschichte der Konferenz.

Angesichts des wachsenden Problems des Elektroschrotts könnte die neue Studie der Forscher zu keinem besseren Zeitpunkt kommen, da das Recycling einfach nicht genügend Spielraum bei der Lösung des Problems lässt.

Studienzusammenfassung:

Jährlich werden 1,5 Milliarden Smartphones verkauft und die meisten werden weniger als zwei Jahre später außer Betrieb genommen. Die meisten dieser unerwünschten Smartphones werden weder weggeworfen noch recycelt, sondern schlummern in Müllschubladen und Lagereinheiten. Dieser Rechenvorrat stellt ein erhebliches ungenutztes Potenzial dar: Moderne Smartphones verfügen über immer leistungsfähigere und energieeffizientere Prozessoren, umfassende Netzwerkfähigkeiten und zuverlässige integrierte Netzteile. Dieses Projekt untersucht die Möglichkeit, diese unerwünschten Smartphones als „Schrottplatzcomputer“ umzufunktionieren. Schrottplatzcomputer steigern die globale Rechenkapazität, indem sie die Lebensdauer der Geräte verlängern, und sparen CO2, indem sie die Herstellung neuer Geräte ersetzen. Wir zeigen, dass die Fähigkeiten selbst zehn Jahre alter Smartphones den Anforderungen moderner Cloud-Microservices entsprechen, und diskutieren, wie Telefone kombiniert werden können, um immer komplexere Aufgaben auszuführen. Wir beschreiben, dass aktuelle betriebsorientierte Kennzahlen die tatsächlichen CO2-Kosten der Datenverarbeitung nicht erfassen. Um dieses Problem anzugehen, schlagen wir Computational Carbon Intensity vor – eine Leistungsmetrik, die den kontinuierlichen Betrieb älterer Geräte mit den superlinearen Laufzeitverbesserungen neuerer Maschinen ausgleicht. Wir verwenden diese Kennzahl, um die Lebensdauer von Geräten im Hinblick auf die CO2-Effizienz neu zu definieren. Wir entwickeln ein Cloudlet wiederverwendeter Pixel 3A-Telefone und analysieren die CO2-Vorteile der Bereitstellung großer, durchgängiger Mikroservice-basierter Anwendungen auf diesen Smartphones. Abschließend beschreiben wir Systemarchitekturen und die damit verbundenen Herausforderungen bei der Skalierung auf Cloudlets mit Hunderten und Tausenden von Smartphones