العلاقة بين الكمبيوتر والطاقة

آخر تحديث: السبت 5 سبتمبر 2020 - 8:35 م بتوقيت القاهرة

تكلمنا في مقالات سابقة عن "الطاقة" بوجه عام وتكلمنا أيضاً عن "أجهزة الكمبيوتر فائقة السرعة" وأجهزة الكمبيوتر صغيرة الحجم "إنترنت الأشياء" ،لكن كان حديثنا منصب على أهمية تلك التكنولوجيات واستخداماتها وكيف يمكن أن نستفيد بها في مصر. اليوم سنربط بينها كلها برباط مهم جداً قد يغفل عنه الكثيرون: الطاقة.

ما هي العلاقة بين الطاقة وبين أجهزة الكمبيوتر؟ أغلب سكان الأرض الآن يستخدمون الإنترنت وكل موقع تستخدمه فأنت تتعامل مع جهاز كمبيوتر ضخم في مكان ما على خريطة العالم. كلما دخلت على حسابك في الفيسبوك أو تويتر فأنت تتحدث مع جهاز كمبيوتر ضخم يستهلك طاقة كثيرة. كلما دخلت لتبحث عن شيء باستخدام جوجل أو بينج فإنك تتصل بأجهزة كمبيوتر عملاقة في عدة أماكن من العالم وتستهلك طاقة ليست بالقليلة. أجهزة الكمبيوتر في ساعة يدك وفي تليفونك وفي أجهزة اللابتوب تستهلك طاقة، فما هي حكاية تلك الطاقة التي تستخدمها تلك الأجهزة الكبيرة والصغيرة والمتناهية الصغر؟

استهلاك الطاقة من العوامل المهمة بالنسبة للأجهزة الصغيرة مثل الساعة والتليفون والتابلت وإنترنت الأشياء لأنها تؤثر على عمر البطارية والوقت التي تحتاج فيه أن تشحن تلك الأجهزة. لن تكون سعيداً إذا كان تليفونك سريعاً جداً لكنك تحتاج لشحنه كل ساعة مثلاَ.
الطاقة أيضاَ مهمة لأجهزة الكمبيوتر الكبيرة فائقة السرعة التي تدير خدمات مثل الفيسبوك وجوجل وتويتر وأيضاً التي تجعل الإنترنت تعمل. مع أن تلك الأجهزة الكبيرة لا تعمل بالبطارية لكن فاتورة الكهرباء السنوية لتلك الأجهزة تكون بملايين الدولارات!
إذا تقليل استهلاك الطاقة لجميع أنواع الأجهزة مهم جداً، لكن كيف نفعل ذلك؟

كل جهاز كمبيوتر أياً كان حجمه يستهلك طاقة لعمل العمليات الحسابية وهناك طاقة أخرى مهدرة وتخرج على شكل حرارة. مصممو أجهزة الكمبيوتر يحاولون التقليل من الطاقة المهدرة ولكن هذا ليس سهلاً فالدوائر الإلكترونية التي يصنع منها الكمبيوتر لها عيوبها التي لا يمكن تخطيها وأقصى ما يمكن عمله هو تقليلها، لذلك فدائماً ستكون هناك بعض الطاقة المهدرة.
بالنسبة للأجهزة الكبيرة فائقة السرعة هناك نوع ثالث من الطاقة وهي الطاقة المستخدمة لتبريد تلك الأجهزة لأنها يجب أن توضع في غرف منخفضة الحرارة حتى تقاوم الحرارة العالية التي تشعها تلك الأجهزة الكبيرة وإذا تركناها دون تبريد فقد يعطل جهاز الكمبيوتر.

تقليل الطاقة المستخدمة والمهدرة في أجهزة الكمبيوتر من أهم المشكلات البحثية التي تؤرق مهندسي الحاسبات لأنه كلما أردنا سرعة أعلى كلما استهلكت تلك الأجهزة طاقة أكثر وأهدرت طاقة أكثر، ومازالت تلك المشكلة قيد البحث. هناك أوراق بحثية كثيرة وبعض التطبيقات لها ولكن لكل حل لتقليل الطاقة ثمن، مثلاً سيجعل سعر الأجهزة أعلى بكثير.

المثير في الأمر أن مطوري البرمجيات يظنون أن مسألة الطاقة هذه في يد المهندسين ولا علاقة للبرمجيات بها، وهذا أبعد ما يكون عن الحقيقة. أنت يمكنك أنت تكتب برنامجين كل منهما يعمل نفس المهمة لكن أحدهما ينهي شحة البطارية في ساعة أما الآخر فيستمر بنفس الشحن لسبع ساعات مثلاً. هذا معناه أن طريقة وتقنيات البرمجة لها تأثير كبير على الطاقة المستخدمة والمهدرة من أجهزة الكمبيوتر.

طبعاً يمكن استخدام الكمبيوتر نفسه لتوفير الطاقة، مثلاً: استخدام الكمبيوتر لتصميم أجهزة الكمبيوتر بكفاءة أكثر وهذا قد يقود إلى الفكرة المستقبلية التي تجعل أجهزة الكمبيوتر تطور نفسها بنفسها، يمكن أيضاً استخدام الكمبيوتر وتطبيقات الذكاء الاصطناعي لتطوير شبكات نقل القوى الكهربائية وتحسين كفاءتها وبالتالي تقليل الفاقد. إذا فالكمبيوتر يستهلك طاقة ويساعد أيضاً في توفير الطاقة في مجالات مختلفة.

ما الذي نستطيع فعله في مصر إزاء ما تكلمنا عنه اليوم؟
أولاً يجب أن ندرب طلاب علوم وهندسة الحاسبات على طرق تصميم البرمجيات التي تستهلك طاقة أقل وبذلك سيكون عندنا جيل من المبرمجين المطلوبين في العالم كله لأن كتابة البرمجيات التي تكون سريعة وتستهلك طاقة أقل ليست بالشئ الهين.
ثانياً يجب أن نحاول استخدام الكمبيوتر في جميع المجالات التي توفر الطاقة كما تكلمنا في مقال سابق مثل تصميم ورفع كفاءة شبكات نقل الطاقة الكهربائية.
موضوع الطاقة في مجال أجهزة الكمبيوتر موضوع كبير ولن ينتهي قريباً فيجب أن ندرسه جيداً في جامعاتنا في كلية الهندسة وكليات الحاسبات والمعلومات.