アメリカの電力網には欠点がいくつもあるものの（そして欠点は数多くある）、奇跡を起こす存在と言えるでしょう。スイッチを入れれば、ほぼ確実に電気が灯ります。しかし、太陽光や風力といった再生可能エネルギーが化石燃料に取って代わるにつれ、太陽光や風力は常に利用できるとは限らないため、この奇跡的な働きはますます難しくなってきています。エネルギーマニアの間では「間欠性」と呼ばれるこの現象に対処するには、消費者がどのようにエネルギーを利用し、さらには貯蔵するかを根本的に考え直す必要があります。例えば、将来的には電気自動車のドライバーが、再生可能エネルギーが枯渇した際に電力網運営者が利用できる広大なバッテリーネットワークとして自分の車を活用するようになるかもしれません。
もう一つの選択肢は、情報を一種のバッテリーとして使うことだ。2人の研究者は、企業が太陽光や風力発電で電力網が潤沢な時に特定のデータを事前に計算し、後で使用するために保存するという提案をしている。研究チームはこの概念を「情報バッテリー」と名付けているが、「バッテリー」は物理的なデバイスを意味するものではない。これはデジタルであり、実際のバッテリーというよりはタイミング戦略に近い。Google、Meta、Amazon、Apple、Netflixといったデータに飢えた企業が、クリーンな電力が豊富な時に利用するように仕向け、電力会社が化石燃料の燃焼を回避できるようにするのが狙いだ。
カリフォルニア大学サンディエゴ校のコンピューター科学者、ジェニファー・スウィッツァー氏は、こうした電力利用はある程度柔軟性があると述べている。「バッテリーが少しでも放電しないと車を充電できませんし、服が汚れるまで洗濯もできません」と、今月初めに発表された論文でこのアイデアを提案した研究者の一人であるスウィッツァー氏は語る。「しかし、コンピューティングでは、将来何が必要になるかを少しでも正確に予測する方法があれば、実際に必要になる前に結果を計算し、保存することができます。後で使うためにエネルギーを蓄えるのではなく、データを保存しているのです。」
これは新しいアイデアなので、実社会ではまだ導入されていませんが、潜在的なユースケースは数多くあります。テクノロジー企業はあらゆる種類のデータを処理する必要があります。Googleは検索結果を作成し、YouTubeは動画を様々な画質に変換してユーザーが選択できるようにします。Facebookは友達を推薦し、Amazonは商品を推薦する必要があります。こうした処理作業の多くはオンデマンドで行われます。しかし、研究者たちは、その一部はグリーンエネルギーが送電網に流れ込んでいるときに、非同期で実行できると考えています。
情報バッテリーのコンセプトを郵便局に例えてみましょう。郵便局は、ある日に配達される手紙の大体の数は把握していますが、配達員がどの手紙をあなたの家に届ける必要があるかは具体的にはわかりません。そのため、郵便局は、予測しにくいメンテナンス作業（特定の住所への手紙の配達など）を実行するために、事前にエネルギーを消費する必要があります（仕分けセンターの電源投入など）。同様に、再生可能エネルギーが利用可能な時間帯にテクノロジー企業が定型的なデータタスクを処理できれば、その後のオンデマンド計算において、これらのエネルギー源の断続性はそれほど問題にはなりません。「ここでの中核となるコンセプトは、情報には内在するエネルギーがあるということです」と、スウィッツァー氏と論文を共著した南カリフォルニア大学のコンピューター科学者、バラス・ラガヴァン氏は述べています。「情報バッテリーは、物事が非常に予測可能な場合にうまく機能します。これは、ビデオエンコード、ムービーレンダリング、グラフィックス作業などで当てはまります。」
例えば、Google に検索ワードを入力した瞬間、システムはリクエストを処理しなければなりません。その処理の一部は、あなたのリクエストが正確に何であるかは予測できないため、事前に行うことができません (Google はあなたの心を読むことはできません ― 少なくとも今のところは)。しかし、検索ツールの基盤は、大量の機械的計算、つまり大量のエネルギーを消費する巨大なデータセンターで行われる、地味な作業にも大きく依存しています。こうした計算の大部分は、あなたが「I'm Feeling Lucky」をクリックするずっと前に行われています。あるいは、ストリーミング ビデオを提供するために必要な計算能力を考えてみてください。ビデオ ファイルを処理する際、スウィッツァー氏は、「特定の時間帯に Netflix のトラフィックが多くなることがわかっていれば、事前にその処理を行って、人気の番組や映画の一部に対応できるように準備しておくことができます。たとえすべての番組や映画が実際にリクエストされなくてもです」と述べています。
このコンセプトをテストする最も有力な候補は、巨大なデータセンターを運営する企業です。なぜなら、エネルギー集約型の計算能力（いわゆるコンピュート）の需要が急増しているからです。「地球規模のコンピューティング需要は劇的に拡大しており、Amazon、Microsoft、Google、Facebookといった大手プロバイダーが、エネルギーの大部分、あるいはすべてを再生可能エネルギーから調達するようになるでしょう」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校ネットワークシステムセンターの共同ディレクターで、ラガヴァン氏とスウィッツァー氏と共同研究を行っているジョージ・ポーター氏は述べています。ただし、今回の論文には関わっていません。「ですから、この特定のケースでは、この間欠性の問題を管理することが、ある種の課題になると思います。」
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しかしラガヴァン氏は、この手法は気候モデリングを行う研究者のような、それほどエネルギーを消費しない分野にも有効かもしれないと考えている。「マクロな計算タスク内のサブタスクの一部を予測できます」と彼は言う。「そして、それらのサブタスクで十分な精度が得られれば、それらを事前に計算しておき、後で結果を取得できます」（気象モデルはより即時的で予測が難しいため、この手法は気象モデルには適さないだろう）。
こうしたバッチ処理は、他の状況では長らく行われてきました。例えば夜間は、ほとんどの人が働いていないため、データセンターの計算能力をめぐる競争は少なくなります。そのため、複雑なプログラムを実行しなければならない人は、夜間に実行するようにスケジュールするかもしれません、とワシントン大学のコンピューター科学者で、今回の提案には関わっていないカーティス・ハイマール氏は言います。「この論文で本当に興味深いのは、これを単に一般的な計算資源の節約ではなく、エネルギー節約の領域へと移行させている点です」と彼は言います。
「本当に革新的だと思います」とポーター氏は言う。「未来の仕事を今にシフトさせているんです。レストランで1日に何個のパイが売れるかわかっているのと同じです。だから、需要に応じて作るのではなく、朝にまとめて作るんです。その方が効率的で便利ですからね。」
しかし、レストランのスタッフと同様に、情報バッテリーの利用者は未来を予測することはできず、未来の一部しか予測できない。パン屋はパイが何個売れるかは大体分かっているかもしれないが、それを購入する顧客の年齢、身長、体重、社会経済的地位までは分からない。これはあまりにも要求が大きすぎる。同様に、テクノロジー企業に明日必要となるすべてのデータを事前に処理し、保存するよう求めるのも無理がある。重要なのは、そしてまさにこれがスウィッツァーとラガヴァンが研究を進めている点だが、事前計算に適したデータの断片を分離するツールを開発することだ。そのためには、特定の企業や科学モデリングチームの固有のニーズを把握する必要がある。
それでも、情報バッテリーはすべての人に適しているわけではない。「情報バッテリーがうまく機能しなくなるのは、タスクが小さすぎる場合、つまり、エネルギーの観点から事前計算と保存に見合わない場合です」とラガヴァン氏は言う。「常に機能するわけではありません。常に高い効率が得られるわけではありません。しかし、時には良い効率が得られることもあります。」
電力系統への負荷に最も大きな影響を与える世界的なテクノロジー大手企業から始めることには、もう一つの利点がある。これらの企業は、世界中に計算タスクをシフトすることもできるのだ。ヨーロッパが日中であれば、ヨーロッパのデータセンターはより多くの作業を引き受ける可能性がある。日が沈むと、ちょうど日が明けようとしている米国西部のデータセンターにその作業を委ねることができる。Googleは既にこの手法を採用しており、カーボンフリーエネルギーが地域的に利用可能であれば、データセンター間でタスクをシフトしている。
テクノロジー大手に、グリーン電力の供給ピークに合わせて需要を調整させることは、太陽光や風力発電を蓄電するための巨大な蓄電池アレイに莫大な費用を投じるという、現在主流となっている代替案よりも、おそらく安価な解決策となるだろう。何百万人もの人々に自宅のエネルギー使用時間を調整するよう説得するよりも、はるかに簡単だろう。分散型バックアップ電源として機能できるほどの規模の電気自動車が普及するずっと前に、実現するかもしれない。そして、それは苦境に立たされている電力網にとって、大きな救済策となるかもしれない。
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