Koldioxidutsläpp från internet är i nivå med utsläpp från flygindustrin, men samtidigt är digital teknik avgörande för att vinna kampen mot klimatförändringarna.

Internet är inte bara en klimatsyndare. Enligt professor Leif Oxenløwe från DTU Fotonik, det är dags att vi börjar fokusera på att optimera tekniken bakom internet. På det här sättet, digitalisering kan bli ett avgörande verktyg i kampen mot klimatförändringarna.

I dag, internet står för 10 procent av världens elförbrukning, och konsumtionen ökar - både för underhållning och som ett resultat av den allmänna digitaliseringen av samhället. För att förhindra att andelen ökar till 20 procent år 2030, vi måste turboladda utvecklingen av vår kommunikationsinfrastruktur och hur vi skickar data, säger professor Leif Oxenløwe, DTU Fotonik.

"Vi behöver ny teknik som kan skicka så mycket data som möjligt med minsta möjliga mängd energi, eftersom det finns enorma potentialer i ett effektivt internet. För varje kilo CO ₂ tillskrivs internetanvändning, du sparar 1,5 kg CO ₂ någon annanstans i samhället på grund av smarta digitala lösningar. Och genom att göra våra kommunikationsprocesser ännu mer effektiva, vi räknar med en tiofaktors ökning, säger Leif Oxenløwe.

Digitala lösningar kräver tillräcklig kapacitet

World Economic Forum (WEF) uppskattar att digital teknik ensam kan minska de globala koldioxidutsläppen med 15 procent, och International Energy Agency (IEA) har identifierat betydande energibesparingar genom digitalisering av sektorer som transport, lantbruk, konstruktion, energi, och tillverkning. WEF och IEA påpekar båda att digitalisering är avgörande för att förverkliga målet om ett hållbart samhälle baserat på smarta städer, smart transport, smarta byggnader, smart belysning, och smartare kommunikation.

Dock, de potentiella energibesparingarna beror på den hastighet med vilken vi kan maximera energieffektiviteten i kommunikationsinfrastrukturen.

"För att skörda de förväntade energibesparingarna, kommunikationsnätverk behöver riklig kapacitet för att stödja nya smarta initiativ och säkerställa tillförlitligheten och säkerheten för tidskritiska datatjänster som t.ex. förarlösa fordon och fartyg. Om vi ​​kan uppnå detta, vi kommer att kunna skapa ett grönare samhälle och stödja fler av FN:s mål för hållbar utveckling, säger Leif Oxenløwe.

Ny kärnteknik behövs akut

Men tiden är avgörande eftersom vi tittar på stora utmaningar. En av utmaningarna har att göra med 'Moores lag', enligt vilket antalet transistorer och elektriska komponenter i en integrerad krets fördubblas var 18:e månad. Lagen har gällt under de senaste 50 åren, under vilka elektroniska marker har utvecklats till mindre, snabbare, och mer energieffektiva mikrochips. Dock, Moores lag stagnerar när vi når den fysiska gränsen för hur liten ett klassiskt mikrochip kan vara. Och det bromsar nu takten i chipteknologiska framsteg. I dag, Mikrochips produceras med en teknik där de minsta delarna mäter bara några nanometer.

"Vi kommer att behöva ny kärnteknologi inom de närmaste två till tre åren om vi ska ha en chans att hålla jämna steg med den förväntade 30 -procentiga tillväxten i internettrafiken varje år. Vad vi behöver är ett tekniskt paradigmskifte, gå bort från den nuvarande ökningen av energiförbrukande utrustning för att uppnå större datakapacitet. Istället, vi kommer att behöva teknik som inte resulterar i ökad energiförbrukning när kapaciteten ökar, säger Leif Oxenløwe, och fortsätter:

"Det är absolut nödvändigt att kommunikationsinfrastrukturen förbättras avsevärt och snabbt om vi ska uppnå potentiella energibesparingar och utsläppsminskningar. Kommunikationsinfrastrukturen måste kunna tillgodose den digitaliseringsökning som är en av nycklarna till att rädda klimatet."

På DTU:s SPOC -center, som finansieras av danska National Research Foundation (DNRF), Leif Oxenløwe och andra forskare har redan satsat på att utveckla ny teknik som kan överföra mer data med mindre energi. Till exempel, de har visat att ett enda optiskt chip kan generera tillräckligt med ljus för att bära mer än dubbelt den totala globala internettrafiken. Ett sådant chip kan, till exempel, byta ut många parallella lasrar, var och en skulle kräva energi. Chippet har gjorts på DTU, men ganska mycket utveckling kommer att behövas innan den är klar för användning och massproduktion.

Behov av tvärvetenskapligt samarbete

EU hänvisar till 2020 -talet som ett digitalt decennium, som kommer att fokusera på att skapa gröna och hållbara lösningar samtidigt som Europa digitaliseras som en del av en så kallad 'Green Deal', och enligt Oxenløwe, samarbete kommer att vara avgörande för att nå målet.

"Vi behöver storskalig samordnad, gränsöverskridande åtgärder för att utveckla kommunikationsteknik baserad på ett grönt tänkesätt. Arbetet måste omfatta alla olika nätverkslager (inklusive hårdvara, nätverk, och programvara). Komponenterna - som, till exempel, ett optiskt chip - måste implementeras i ett nätverk som maximerar användningen av den fysiska strukturen, samtidigt som det kräver så lite energi som möjligt för att leverera den digitala tjänsten, säger Leif Oxenløwe.

Han anser att Danmark borde visa vägen och påpekar att en infrastruktur måste utvecklas som består av mer energieffektiv kommunikationsteknik som fungerar enligt ett energieffektivt nätverksprotokoll, och som erbjuder ännu mer kapacitet än idag. Dessutom, infrastrukturen måste vara säkrare än nuvarande nätverk och erbjuda bästa tillgänglighet och kryptering. Infrastrukturen måste stödja tidskritiska funktioner som förarlösa transportmedel och säkra digitala lösningar som säkerställer optimal användning av förnybar energi.

Till sist, han påpekar att vi måste skapa ett verktyg som gör att vi kan skilja mellan olika internettjänster och objektivt identifiera de grönaste och mest energieffektiva-när det gäller hårdvara och programvara samt installationer och internettjänster.

"Ett slags certifikat eller energimärkning kan visa sig vara mycket användbart inom en snar framtid ur investeringar i ny teknik, och bör därför utvecklas så snabbt som möjligt, säger Leif Oxenløwe.