Pretpostavljam da svi znamo što je perpetuum mobile. To je uređaj koji nema unutarnjih gubitaka, to jest jednom kad se pokrene on može obavljati neki rad beskonačno dugo, bez dodavanja vanjske energije. Što je zapravo fenomenalna ideja.
Nažalost, postoji mali problem s ovim konceptom. U svom prvom zakonu termodinamike fizičari su perpetuummobile proglasili nemogućim, oduzevši nam na taj način svaku nadu za bogaćenjem ni iz čega. Ostalo nam je još samo bogaćenje na tuđ račun, kao alternativa. Stoga danas o perpetuumobileu sanjaju još samo čudaci koji u dvorištu imaju olupine barem pet - šest automobila, u raznim fazama raspada, neobrijani čovci što veći dio dana provode zašarafljujući i mozgajući, a znatno manje ili gotovo ništa održavajući osobnu higijenu.
Svi drugi uređaji koje imamo su znatno manje efikasni od savršenstva. Tako recimo električni motor kakav se nalazi u perilici rublja, Tesla roadsteru ili liftu u vašoj zgradi, ima iskorištenje energije negdje oko 90%. To jest, oko 10% energije se u procesu rada motora pretvara u toplinu i potom kroz hlađenje kućišta odlazi u atmosferu.
Lošiji od električnog motora je benzinski. Neki automobili imaju motore s trubopunjačima. Takva vozila, osim za napuhavanje u pretjesnim majičicama pred djevojkama ispred nekog kafića, služe i tome da se poveća iskoristivost izgaranja goriva u motoru. No, iskoristivost čak i kod turbo motora jedva dostiže jadnih 30%. To jest, 70% energije izgaranja fosilnih goriva odlazi u vjetar. O jadu automobila kakve većina populacije vozi da i ne govorimo, s njihovih 12% iskoristivosti.
Ali sve ovo su šampioni efikasnosti u usporedbi s jednom napravom totalno rasipničkom napravom... Računalom. Svaki kompjuter više od 99% sveukupne energije koja mu se dopremi pretvara u toplinu. Sama operacija prebacivanja jedinice u nulu apsolutno zanemariva po utrošnji energije, ali u tom procesu se oslobađa nevjerojatna količina nepotrebne toplinske energije. Šokantno je koliko je taj proces neefikasan.
Stoga primjerice jedno kućno računalo troši koliko i jedan fen. Biste li u u kupaoni uključili fen i ostavili ga da radi cijeli dan bez veze? Ne vjerujem. Ali s kompjuterima to redovno radimo. Jedan serverski ormar u data centru veličine je i gabarita otprilike kućnog fižidera od dva metra, s ledenicom. U takav ormar nije nimalo teško staviti računalne opreme, blade servera, storage-a i mrežnih uređaja, koji troše 10 kW. Moja pećnica u kuhinji, koja napravi jako ukusnu hrskavu koricu na piletu, ima maksimalnu izlaznu snagu od 2,4 kW.
Pa zašto je to tako? Zašto su računala toliko neefikasna?
Koliko god silicij, sa svojom niskom cijenom i poluvodičkim svojstvima, bio divan materijal za izradu elemenata kao što su tranzistori - on ima jedu prilično gadnu karakteristiku. Dok obavlja svoj poluvodički posao, kroz njega teku razne „parazitske“ struje i stvaraju se razni „parazitski“ električni kapaciteti. Najvažnija karakteristika današnjih računala, osim minijaturizacije, jest da procesori rade na vrlo visokim frekvencijama. A što je frekvencija viša, to su ove nuspojave izraženije, sve dok po svom efektu nisu došle do tu gdje smo sada.
Počnemo li trpati računala na hrpu, proporcije problema postaju značajnije. Tako da danas imamo situaciju da recimo Appleov data centar u Sjevernoj Karolini troši oko 100 megavata snage, što je adekvatno otprilike dvije maksimalne proizvodnje hidroelektrane Peruća. Ono što situaciju čini još gorom jest da tako proizvedenu toplinu treba nekako i odvoditi, jer kada bi se ona zadržavala u prostoru data centra oprema ne bi mogla raditi. Temperatura bi dosegla toliku razinu da bi se računala počela gasiti u želji da se zaštite od izgaranja. Dakle, energiju treba trošiti i za klimatizaciju te potom i za odvođenje te topline u atmosferu. Što ne pomaže previše problemu globalnog zagrijavanja. To jest, zapravo, samom problemu pomaže dosta.
Može li se tu što učiniti? Zapravo, s ovom tehnologijom ne može. Ono što nikako ne bih htio postići da sada svi „zeleni“ koji čitaju moje tekstove (kojih je svakako masa, s obzirom da je poznato da „zeleni“ jednostavno imaju opsesiju za dubinskim razuimijevanjem usko specijaliziranih područja računarstva) sada uzmu transparente i krenu protestirati da se moraju pogasiti svi data centri. I skupa s njima život kakav danas poznajemo. Dakle, rješenje treba pronaći, ali ono nije u okvirima tehnologija koje se koriste danas. Niti u militantnim istupima prema data centrima ili u bilo kakvom nasilju nad njihovim zaposlenicima, molio bih.
U ovom trenu postoji više tehnologija koje pokušavaju riješiti ovaj problem, ali nekako trenutno najizglednija se u ulozi idućeg koraka u evoluciji poluvodiča se čini upotreba karbonskih nano cijevi umjesto silicija. Na prvu izgleda malo čudno da materijal o kojem smo navikli slušati kao o nečemu od čega bi se u budućnosti gradilo sve što bi trebalo biti lagano i neuništivo ulazi i u područje proizvodnje procesora, no karbonske cjevčice pokazuju i poluvodička svojstva. U rujnu 2013. godine istraživači sa Stanforda uspjeli su napraviti prvi elektronički sklop ikad od takvog materijala i iskoristiti ga u demonstraciji. Također, nano cijevi su nešto na što je i moćni IBM stavio novac u ovoj velikoj opkladi.
Karbonske cijevčice trebale bi omogućiti dodatnu minimizaciju sklopa na dvostruko manju veličinu pojedinog poluvodiča nego je to teorijski minimum kod silicija, sklop bi morao moći raditi na znatno bržem taktu nego trenutni, a potrošnja električne energije (to jest toplinski gubici) bi se smanjili otprilike na 10% sadašnjih - čime bi i potrošnja postala deset puta manja nego sada. To znači da bi umjesto agregata koji danas stoji u ozbiljnom kontejneru data centar moglo opskrbljivati nešto što bi čovjek izvadio iz bunkera automobila. UPS bi radio s nekoliko kamionskih akumulatora, a cijeli način izgradnje te ukupni business case data centara bi se izmijenio drastično. Prvi komercijalno upotrebljivi čipovi na ovoj tehnologiji očekuju se za oko deset godina.
Hoće li ovaj skok u tehnologiji zaista donijeti promjenu ili će neprekidna glad za resursima i nastavak minijaturizacije dovesti do toga da dobijemo puno više računalne snage, ali da se konačna potrošnja opet svede na dašanju - vidjet će se. Ali do daljnjeg, barem još jedno desetljeće, netko će tamo u Americi morati paliti visoke peći da biste vi mogli skinuti najnoviju fitness aplikaciju s App Store-a.
