カリフォルニアの科学者らが、再生可能エネルギーを貯蔵する「インフォメーションバッテリー」を提案

米国カリフォルニアの大学の研究者らが、断続的な再生可能エネルギーをうまく利用するための「インフォメーションバッテリー」を提案しています。

太陽光発電や風力発電は変動が激しいため、需要のピークに必ずしも一致しません。研究論文では、大規模なデータセンターで「投機的」に計算を行い、グリーンエネルギーが不足したときに、蓄積された計算結果を取り出すとする、本来なら無駄になるはずの「オポチュニティパワー（opportunity power）」を利用することを提案しています。

余剰電力の節約

「このままでは、5年後には、カリフォルニア州で毎年浪費されている再生可能電力の量は、ロサンゼルス市の年間使用電力量と同等になる」 Science Dailyと南カリフォルニア大学（USC）の記事でUSCビタビ工学部のコンピュータサイエンス助教授バラト・ラガバン氏はこのように述べています。

エネルギー業界では、供給をスムーズにし、需要に合わせるために、エネルギーを長期間貯蔵する方法を改良する取り組みが進められています。しかし、ACM Energy Informatics Review.に掲載されたラガバン氏とカリフォルニア大学サンディエゴ校の博士課程学生Jennifer Switzer氏による論文によると、余剰再生可能エネルギーを計算に利用することも有効であるとしています。

「将来起こりうる計算を予測できれば、エネルギーがあるうちにその計算を行い、その結果を保存することができる。例えばYouTubeでは、毎日70万時間以上の動画を異なる解像度に変換している。これは予測可能なことなので、グリーンエネルギーが過剰な時期にタイムシフトさせることができるのです」

このアイデアは、YouTubeを所有するグーグルが、データセンターのワークロードを再生可能エネルギーの使用にシフトするテストを行った2020年のプロジェクトに類似しています。グーグルが提案したのは、「Google翻訳」の辞書翻訳などのタスクでした。

ラガバン氏は、「インフォメーションバッテリー」という言葉について、バッテリーはある種のエネルギーを別のエネルギーに変換して貯蔵するもので、例えば重力ポテンシャルエネルギーに変えたり、あるいは空気を圧縮するのに使ったりすると説明しています。彼女は、蓄積された計算の事を “インフォメーションポテンシャルエネルギー “と呼んでいます。

もし、事前に計算されたタスクが必要なものと完全に一致しない場合、計算の小さなパーツを新しいタスクのために、「パズルのピースのように」組み直すことができると彼女は言います。

2人は、情報ストレージとリチウムイオン電池の比較を試みるため、「コンパイラツールチェーン、キーバリューストア、その他現代のハイパースケールコンピュートにおける重要な要素」を用いて分散システムを作り、Rust言語のコンパイラを増強し、事前計算とキャッシュを可能にしました。

この論文では、データセンターにおける再生可能エネルギーの将来の利用可能性と今後のタスクを予測するために、リカレントニューラルネットワークを使用して、オーバーヘッドと電力レベルおよびコンピューティングジョブの予測の問題点に着目しています。

「このシステムを使えば、企業は本来廃棄されるはずの電力を使うことになり、送電事業者は需要を補うために夜の時間帯に天然ガス発電を回す必要がなくなるので、みんなが得をすることになる」とラガバン氏は言います。

この記事は海外Data Centre Dynamics発の記事をData Center Cafeが日本向けに抄訳したものです。