Il nuovo efficiente algoritmo sviluppato da ricercatori danesi può ridurre significativamente il consumo di risorse dei server in tutto il mondo, possono essere tanto dannosi per il clima quanto il traffico aereo globale messo insieme, rendendo così una questione urgente la transizione verde nell’IT (tecnologia dell’informazione riferita allo sviluppo, alla manutenzione e all’uso di software, sistemi e reti per computer). I ricercatori, dell’Università di Copenaghen, si aspettano che le principali aziende IT implementino immediatamente l’algoritmo.
Mikkel Thorup è a capo del centro di ricerca Barc (Basic Algorithms Research Copenhagen) presso il Dipartimento di Informatica dell’Università di Copenhagen. Il Barc ha posizionato Copenaghen come il quarto miglior posto al mondo nella ricerca di base nella progettazione e nell’analisi degli algoritmi. Barc è finanziato dalla Fondazione Villum.
È emerso che uno dei lati negativi del nostro uso sfrenato di internet è il suo impatto sul clima a causa della massiccia quantità di elettricità consumata dai server. Le attuali emissioni di CO2 prodotte dai data center, sono pari a quelle del traffico aereo globale messo insieme, si prevede che le emissioni raddoppieranno entro pochi anni.
Mikkel Thorup ha fatto parte del team di ricercatori che ha generato un algoritmo che ha affrontato parte di questo problema producendo una ricetta rivoluzionaria per ottimizzare i flussi di lavoro dei server informatici. Il loro lavoro ha permesso di risparmiare energia e risorse. I giganti tecnologici tra cui Vimeo e Google hanno implementato con entusiasmo l’algoritmo nei loro sistemi. La piattaforma di video online Vimeo ha riferito che l’algoritmo ha ridotto il loro utilizzo di banda di un fattore otto.
Mikkel Thorup e due colleghi ricercatori dell’Università di Copenaghen, ora hanno perfezionato il loro algoritmo, rendendo possibile affrontare un problema fondamentale nei sistemi informatici, il fatto che oggi, molto più velocemente alcuni server diventano sovraccarichi mentre altri server hanno ancora capacità operativa. Lo studio sul nuovo algoritmo è stato recentemente presentato nel corso della prestigiosa conferenza STOC 2021 che si è tenuta a Roma dal 21-25 giugno 2021. Il documento è stato pubblicato nel sito archivio di bozze di articoli scientifici arXiv.
Mikkel Thorup del Dipartimento di Informatica dell’Università di Copenhagen, ha sviluppato l’algoritmo insieme ai colleghi Anders Aamand e Jakob Bæk Tejs Knudsen, ha detto:
«Abbiamo realizzato un algoritmo che rimuove una volta per tutte una delle principali cause dei server sovraccarichi. Il nostro algoritmo iniziale è stato un enorme miglioramento rispetto al modo in cui l’industria l’aveva progettato, questa versione è notevolmente migliore, riduce il più possibile l’utilizzo delle risorse. Inoltre, è gratuito per tutti».
Impennata del traffico internet
L’algoritmo affronta il problema dei server che si sovraccaricano quando dai client ricevono più richieste di quelle che hanno la capacità di gestire. Ciò accade quando gli utenti si accumulano per guardare un certo video Vimeo o un film di Netflix, di conseguenza, i sistemi hanno spesso bisogno di spostare più volte i client per ottenere una distribuzione bilanciata tra i server. Il calcolo matematico richiesto per raggiungere questo bilanciamento è particolarmente difficile, dato che nel sistema possono essere coinvolti fino a un miliardo di server. Ed è sempre volatile, poiché nuovi client e server entrano ed escono, questo porta alla congestione e ai guasti dei server, così come al consumo di risorse che influenza l’impatto globale sul clima.
Mikkel Thorup spiega:
«Il problema continuerà a crescere con l’aumento dirompente del traffico internet. Pertanto, abbiamo bisogno di una soluzione scalabile che non dipende dal numero di server coinvolti. Il nostro algoritmo fornisce esattamente una tale soluzione».
Cisco azienda informatica americana ha detto che il traffico internet dovrebbe triplicare tra il 2017 e il 2022. L’anno prossimo, i video online costituiranno l’82% di tutto il traffico internet.
Da 100 a 10 passaggi
Il nuovo algoritmo garantisce che i client siano distribuiti nel modo più uniforme tra i server, spostandoli il meno possibile e recuperando il contenuto il più vicino possibile. Il vecchio algoritmo, per esempio, per assicurare che la distribuzione dei client tra i server sia bilanciata in modo che nessun server sia il 10% più carico degli altri, potrebbe gestire un aggiornamento spostando cento volte un client. Il nuovo algoritmo riduce questo sistema a 10 spostamenti, anche quando nel sistema ci sono miliardi di client e server. Detto matematicamente: se l’equilibrio deve essere mantenuto entro un fattore di 1+1/X, il miglioramento del numero di movimenti da X2 a X è generalmente impossibile da migliorare.
Mikkel Thorup poiché molte grandi aziende IT hanno già implementato il suo precedente algoritmo, crede che l’industria adotterà immediatamente quello nuovo e che potrebbe essere già in uso.
Gli studi hanno dimostrato che i data center globali consumano più di 400 terawattore di elettricità all’anno, rappresenta circa il 2% delle emissioni totali di gas serra del mondo, attualmente equivale a tutte le emissioni del traffico aereo globale. Si prevede che il consumo di elettricità dei data center raddoppierà entro il 2025.
Il Consiglio danese sul cambiamento climatico, ha evidenziato che un singolo grande data center consuma l’equivalente del 4% del consumo totale di elettricità della Danimarca.