Лекция_№4_Закон_сохранения_энергии_и_энергоэффективность

1.

Лекция №4: Закон
сохранения энергии
и
энергоэффективно
сть ИКТ-устройств
Добро пожаловать на четвертую лекцию, посвященную важному принципу - закону сохранения
энергии и его практическому применению в сфере информационно-коммуникационных
технологий (ИКТ). В этой лекции мы рассмотрим энергоэффективность ИКТ-устройств,
источники их питания, факторы, влияющие на потребление энергии, и ключевые методы
повышения энергоэффективности. Мы также обсудим экологические аспекты
энергоэффективности и ее влияние на окружающую среду.
ВР
by Венера Рыстыгулова

2.

Закон сохранения энергии
Закон сохранения энергии является фундаментальным законом физики, утверждающим, что
энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а только может переходить из одной формы в
другую. В контексте ИКТ этот закон объясняет, как энергия, используемая для питания устройств,
преобразуется в другие формы, например, в электромагнитные волны для передачи данных, в
тепловую энергию при работе процессора, и т. д. Понимание этого закона важно для оптимизации
потребления энергии ИКТ-устройствами.
1
3
Неизменность
2
Преобразование
Общая сумма энергии во Вселенной
Энергия может переходить из одной
остается постоянной, несмотря на ее
формы в другую, например, из
переходы.
электрической в световую или тепловую.
Примеры
4
Эффективность
В ИКТ энергия используется для питания
Повышение энергоэффективности
устройств, обработки данных, передачи
связано с минимизацией потерь энергии
сигналов и хранения информации.
при ее преобразовании.

3.

Энергоэффективность ИКТ-устройств
Энергоэффективность ИКТ-устройств представляет собой оптимизацию использования энергии для выполнения заданных
функций. Она подразумевает минимизацию потребления энергии без ущерба для производительности и функциональности
устройств. Важно отметить, что энергоэффективность не означает простое снижение потребления, но скорее эффективное
использование энергии для достижения максимальной производительности.
Преимущества
1.
Снижение затрат на электроэнергию
2. Уменьшение негативного воздействия на окружающую
среду
3. Повышение производительности устройств
4. Прогрессивный подход к развитию ИКТ
Вызовы
1.
Сложность оптимизации потребления в современных
устройствах
2. Постоянно растущие требования к вычислительной
мощности
3. Необходимость баланса между энергоэффективностью
и производительностью
4. Отсутствие единых стандартов энергоэффективности

4.

Источники энергии для ИКТустройств
Источники энергии для ИКТ-устройств могут быть разнообразными, включая традиционные и
возобновляемые источники. Традиционные источники, такие как электростанции, работающие
на ископаемом топливе, пока преобладают, но возобновляемые источники, такие как солнечная
и ветровая энергия, становятся все более популярными.
Источник
Преимущества
Недостатки
Электростанции на
Высокая мощность,
Загрязнение окружающей
ископаемом топливе
доступность
среды, ограниченные
ресурсы
Солнечная энергия
Чистый, возобновляемый
Зависимость от солнечного
источник
света, необходимость в
хранилищах энергии
Ветровая энергия
Чистый, возобновляемый
Зависимость от ветра,
источник
визуальное загрязнение

5.

Потребление энергии ИКТ-устройствами
Потребление энергии ИКТ-устройствами стремительно растет с развитием технологий. Новые устройства, такие как смартфоны, планшеты и носимые гаджеты,
потребляют все больше энергии. Крупные дата-центры, используемые для обработки и хранения данных, также являются значительными потребителями энергии.
Факторы влияния
Оптимизация
Снижение потребления
Некоторые ключевые факторы влияют на
Понимание этих факторов позволяет
Целью оптимизации является снижение
энергопотребление устройств. Например, частота
оптимизировать потребление энергии за счет
энергопотребления без ущерба для
процессора, количество ядер, объем оперативной
эффективного управления процессом,
производительности и качества работы устройств.
памяти, разрешение экрана, использование
использования энергосберегающих режимов,
беспроводных подключений, и т. д.
оптимизации программного обеспечения и т. д.

6.

Методы повышения
энергоэффективности
Существуют различные методы повышения энергоэффективности ИКТ-устройств, которые можно
разделить на два основных направления: аппаратные и программные.
Аппаратные решения
Программные решения
Включают в себя использование
Сосредоточены на оптимизации работы
энергосберегающих процессоров,
операционных систем, приложений и
оптимизацию дизайна устройств,
сетевых протоколов. Это может включать в
использование более эффективных
себя использование энергосберегающих
дисплеев и систем охлаждения. Например,
режимов, управление питанием,
некоторые современные процессоры
оптимизацию алгоритмов и систем
поддерживают технологию динамического
хранения данных. Например, использование
изменения частоты и напряжения, что
облачных сервисов позволяет
позволяет снизить потребление энергии во
консолидировать вычислительные ресурсы,
время простоя.
что может снизить общее потребление
энергии.

7.

Энергосберегающие
технологии в ИКТ
Энергосберегающие технологии в ИКТ играют решающую роль в снижении энергопотребления и
минимизации негативного воздействия на окружающую среду. Эти технологии включают в себя
использование виртуализации, облачных вычислений, энергоэффективных сетевых протоколов,
энергосберегающих режимов в устройствах и многое другое.
Облачные вычисления
Виртуализация
Позволяют консолидировать вычислительные
Позволяет запускать несколько виртуальных
ресурсы и оптимизировать их использование, что
машин на одном физическом сервере, что
снижает общее потребление энергии.
повышает эффективность использования
аппаратных ресурсов.
Энергосберегающие режимы
Снижают потребление энергии в устройствах во
Энергоэффективные сетевые
протоколы
время простоя или низкой нагрузки, например, в
Оптимизируют передачу данных, снижая потери
режиме ожидания или сна.
энергии в сетевых каналах.

8.

Влияние
энергоэффективности на
окружающую среду
Энергоэффективность ИКТ-устройств имеет важное значение для устойчивого развития и
сохранения окружающей среды. Снижение потребления энергии в ИКТ-секторе способствует
уменьшению выбросов парниковых газов, сокращению использования ископаемых ресурсов, а
также снижению загрязнения окружающей среды. Эффективное использование энергии - это
инвестиция в более чистую планету и устойчивое будущее.
1
3
Сокращение выбросов
2
Сбережение ресурсов
Снижение потребления энергии в ИКТ-
Повышенная энергоэффективность
устройствах способствует уменьшению
приводит к сокращению потребления
выбросов парниковых газов, что имеет
ископаемых ресурсов, что способствует их
положительное влияние на климат.
сохранению.
Снижение загрязнения
Снижение энергопотребления в ИКТ-секторе уменьшает загрязнение воздуха и воды,
повышая качество окружающей среды.