تم النشر اليوم 16-12-2025 | تقنيات الحوسبة الخضراء المقدمة

المقدمة

يعرف مصطلح الحوسبة الخضراء أو التكنولوجيا الخضراء على أنه دراسة التصميم والتصنيع والصيانة والتخلص من الحواسيب والأجهزة الالكترونية بأقل تأثير ممكن على البيئةب.ميتال و ن.كايور، دراسة في الحوسبة الخضراء، المجلة الدولية لاتجاهات الحوسبة والتكنولوجيا(IJCTT)، المجلد 4 ، ص ص 839-841، . (بالانجليزية)م.تالبي و ت.واي، الطرق والمحفزات لحوسبة برنامج علم الحاسوب،ACM SIGCSE Bulletin، . (بالانجليزية)] ف.كيثرة، ك.جايسري، و ي.س.ك.فايجي.اناند ، دراسة في تقنيات الحوسبة الخضراء ، المجلة لعلم الحاسوب وأبحاث تكنولوجيا المعلومات، ص ص 238-241، . (بالانجليزية). يعد الاحتباس الحراري العامل الرئيس الذي حفز الحكومات والشركات لجعل منتجاتها الالكترونية خضراء. إن حرق الوقود الاحفوري المستخدم لتشغيل الأنظمة والأجهزة المحوسبة يعد المصدر الرئيس لإشعاع ثاني أكسيد الكربون والذي يتراكم بطبقة الأوزون مسببا الاحتباس الحراري. إن زراعة الأشجار تعتبر حلا للاحتباس الحراري؛ حيث أن الأشجار تقوم بامتصاص كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون. ولكن بالوقت ذاته تعتبر الأشجار مكونا أساسيا يدخل في صناعة الورق، ومصدرا رئيسا في كثير من المناطق للحصول على الدفء مما يفسر قطع الغابات، وبالتالي تراكم الكميات الكبيرة من ثاني أكسيد الكربون في طبقة الأوزون بدلا من امتصاصه عن طريق الأشجار. لذلك اقترحت الحكومات العديد من الحلول كمحاولة للتخفيف من هذه التأثيرات على البيئة أهمها الاعتماد على الطاقة المتجددة كالرياح والماء بدلا من الوقود الاحفوري. لكن مثل هذه الحلول تستغرق وقتا طويلا لتطويرها وتطبيقها، لذلك الحلول الالكترونية والمعلوماتية شكلت الحل الأمثل للتخفيف من الآثار السلبية على البيئة، على سبيل المثال اعتماد الأوراق الالكترونية بدلا من الأوراق المطبوعة يشكل عنصرا مهما في الحفاظ على البيئة وتقليل قطع الأشجار ، بالتالي التقليل من تركيز ثاني أكسيد الكربون في طبقات الغلاف الجويس.ارجاول، أ.غوش، س.بهاتكرية، أ.ناته، دراسة في التكنولوجيا والحوسبة الخضراء، المجلة الدولية للأبحاث المتقدمة في علم الحاسوب وهندسة البرمجيات، المجلد3 ، ص ص 682-686، . (بالانجليزية). هناك الكثير من الأمثلة العملية على الشركات والحكومات التي تبنت السياسيات المختلفة للحفاظ على البيئة وإنتاج المنتجات الموفرة للطاقة بشكل فعالم.انيس، د.سنقه، ت.باتيل، و أ.جانقور، دراسة في الحوسبة الخضراء، المجلة الدولية للتكنولوجيا المتقدمة في الهندسة والعلوم ، المجلد 3، . (بالانجليزية). نجمة الطاقة هي معيار دولي تم وضعه من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية، والتي تهدف إلى تعزيز إنتاج منتجات موفرة للطاقة، وذلك عن طريق تبني وضع السكون في الأجهزة الالكترونية. نجمة الطاقة تقوم بمنح ملصقها الطاقة لكل منتج ينجح في تقليل كمية الطاقة المستهلكة. هناك أيضا منظمة سويدية(TCO) قامت بإطلاق برنامج يقوم على تحفيز تقليل الإشعاعات الكهربائية والمغناطيسية من شاشات أشعة أنبوب الكاثود(CRT). كذلك المنظمة الاقتصادية للتعاون والتطوير والتي نشرت بحث يتناول ما يزيد عن 90 دولة وحكومة كان لهم مبادرات باستخدام تقنيات المعلومات والاتصالات بدلا من حل المشاكل المتعلقة بالاحتباس الحراري. بالإضافة لمنظمة تأثير الحوسبة الخضراء، هي مؤسسة غير ربحية تهدف إلى التركيز على مستخدمي الأجهزة الالكترونية ودورهم بالمحافظة على البيئة. هناك أيضا شركة تايوانية تأسست في سنة 2001 تدعى فيا للتقنيات(VIA)، هذه الشركة تقوم بتصنيع الدوائر المتكاملة، وحدات المعالجة المركزية، وغيرها من مكونات الحاسوب. شركة فيا تركز على إنتاج منتجات تستخدم الطاقة بشكل فاعل عن طريق 3 تقنيات الحوسبة الخالية من الكربون،الحوسبة الشمسية، الحوسبة الهادئةس.ف.س.س.لكشماي، أ.س.ل.سارواني، و م.ن.تويفرة ، دراسة في الحوسبة الخضراء مستقبل الحوسبة الخضراء والتكنولوجيا الصديقة للبيئة ، المجلة الدولية للأبحاث الهندسية والتطبيقات، المجلد 2، ص ص 1282-1285، . (بالانجليزية). أ- الحوسبة الخالية من الكربون (Carbon-Free Computing) إن التزايد الكبير في انبعاث الغازات الدفيئة كالميثان والكربون يعد السبب الرئيس لتزايد درجة حرارة الأرض، والذي بدوره سبب الجفاف والفيضانات التي تحدث حاليا. لذلك فيا قامت بالتركيز على أنتاج منتجات خالية من الكربون وغيرها من الغازات الدفيئة. وكما أنها اعتمدت حساب كمية الكربون المنبعث من المنتج خلال فترة حياته كطريقة أساسية للتأكد من أن المنتج لن يكون له تأثير سلبي على البيئة. وإن كانت كمية الغازات الدفيئة المنبعثة من المنتج كبيرة فإنها تطلب المساعدة من المؤسسات المحلية المختلفة لاكتشاف طرق تهدف إلى تقليل هذه الكميات. ب- الحوسبة الشمسية (Solar Computing) شركة فيا اعتبرت الطاقة البديلة وخصوصا الشمس بأنها المصدر الرئيس للطاقة خلال السنوات القادمة. لذلك فيا قامت بالتعاقد مع اكبر مصنع للخلايا الشمسية (Motech) من اجل إنتاج منتجات نظيفة وموثوقة. ومن الجدير بالذكر أن تكلفة الخلايا الشمسية بتناقص مستمر. لذلك نتوقع بان الحكومات والمؤسسات ستعتمد هذه التقنية كجزء من أنظمتها وسياساتها في العقود المقبلة. ت- الحوسبة الهادئة (Quiet computing) الحوسبة الهادئة تركز على تطوير برامج لإنتاج المنتجات التي تستهلك كميات اقل من الطاقة. فمثلا قامت شركة فيا بإنتاج نوع من المعالجات الذي يستهلك طاقة اقل بأربع مرات من المعالجات التقليدية.

تقنيات الحوسبة الخضراء

الحوسبة الخضراء تهدف إلى تقليل الطاقة المستهلكة من قبل الحواسيب والأجهزة الالكترونية، وتقليل الإشعاعات الخطيرة المنبعثة منها، وزيادة أرباح المؤسسات. هذا القسم سيشرح التقنيات التي يتم استخدامها من قبل الحوسبة الخضراء لتحقيق الأهداف المذكورة أعلاه. أ- التنمية والبرمجيات الأفضل (Software and Development Optimization) إن تكلفة الأجهزة الالكترونية بتناقص مستمر نتيجة التنافس الكبير الموجود بصناعة الحاسوب ومكوناتها، لكن تكلفة تنفيذ البرامج والخوارزميات التي يتم كتابتها ما تزال كبيرة وتستهلك موارد أجهزة الحاسوب والطاقة. واحدة من أهم الحلول هو استخدام الخادم المركزي، الذي يقلل من الطاقة المستهلكة لأنه يدعم أكثر من مستخدم بنفس الوقت. ب-الافتراضية (Virtualization) الافتراضية هي تقنية جديد ظهر في الآونة الأخيرة. تهدف هذه التقنية لتقليل الطاقة والتكاليف، وكما أنها تساعد في زيادة الموثوقية، كما أنها تشكل البنية الأساسية للحوسبة الضبابيةب.هاتوارند و يو.شارونكر، الطريق لإدارة الافتراضية في عالم الحوسبة الخضراء، المؤتمر العالمي للذكاء والبحث الحوسبي، . (بالانجليزية). الحوسبة الضبابية هي طريقة لمشاركة الموارد الحاسوبية عبر الانترنت. الحوسبة الضبابية تسمح لمجموعة من المستخدمين من التشارك بنفس الجهاز الفعلي عن طريق تقسيمه إلى أجهزة افتراضيةم.انيس، د.سنقه، ت.باتيل، و أ.جانقور ، دراسة في فعالية الطاقة ودورها في الحوسبة الخضراء، المجلة الدولية للأبحاث المتقدمة في علم الحاسوب وهندسة البرمجيات، المجلد 5، ص ص 860-864، . (بالانجليزية). هذه التقنية تساعد في تقليل كمية الغازات الدفيئة المنبعثة ؛ لان عدد كبير من الأجهزة يتم استبدالها بجهاز فعلي واحد. وكما أنها تقلل التكلفة على المستخدمين؛ حيث أن المستخدم يدفع فقط مقابل الموارد التي قام باستخدامها. كما أن المستخدم لم يعد قلقا بعمليات الصيانة. إن الحوسبة الضبابية ساعدت بشكل كبير بالحفاظ على البيئة. بينما تعاني هذه التقنية الكثير من التحديات كقدرتها على تلبية جميع الخدمات التي تصلها في حال قلة الأجهزة الافتراضية. ت- إدارة الطاقة (Power Manag ent) هناك عدة طرق لتوفير الطاقة أهمها إيقاف تشغيل الأجهزة عند الانتهاء من استخدامها. كما انه معظم الأجهزة وأنظمة التشغيل حاليا توفر العديد من المميزات والطرق لترشيد استهلاك الطاقة. 1- إيقاف تشغيل الأجهزة (Powering off Computing Devices) المستخدم يجب أن يكون مسؤولا بترشيد استهلاك الطاقة، ولذلك يتوجب عليه إيقاف تشغيل الأجهزة عند الانتهاء من استخدامها. 2- وضعيات توفير الطاقة (Power Saving Modes) معظم الأجهزة وأنظمة التشغيل تدعم العديد من وضعيات توفير الطاقة ومنها حافظات الشاشة، هذه الوضعية تسمح للشاشة بالدخول في حالة سبات بعد فترة معينة من حالة عدم النشاط. مراقبة وضع السكون، هذه الوضعية تتسبب بإيقاف تشغيل الشاشة بعد فترة معينة من حالة عدم النشاط، تقوم هذه الوضعية بتوفير كم كبير من الطاقة. على سبيل المثال شاشة ديل(DELL20) تقل فيها الطاقة المستهلكة من55 واط إلى 3 واط في هذه الوضعية. هناك أيضا وضع سكون القرص الصلب، لكن كمية الطاقة التي يتم توفيرها بهذه الوضعية ليس بكبير. بينما وضعية الاستعداد تقوم بإيقاف جميع مكونات الحاسوب بعد فترة من وضع السكون. تمتاز هذه الوضعية بسرعة استرجاع النظام عند إعادة التشغيل، لذلك تعتبر هذه الطريقة الأفضل من حيث الراحة للمستخدم، والحفاظ على البيئة، لكن كمية الطاقة التي يستهلكها الحاسوب بهذه الوضعية ليست بقليلة تصل إلى 5 واط. الوضعية الأخيرة التي تدعمها الأنظمة حاليا هي وضعية السبات والتي تقوم بخطوة إضافية مقارنة بوضعية الاستعداد، حيث تقوم بتحميل الذاكرة على القرص الصلب وتقوم بإيقاف جميع مكونات الحاسوب. تعتبر هذه الطريقة الأفضل من حيث كمية الطاقة المستهلكة والتي تصل إلى 3 واط، لكنها تحتاج إلى وقت أطول عند إعادة التشغيل، لأنها تحتاج لتحميل الذاكرة من القرص الصلب أولا، من ثم استرجاع النظام. لقد نجحت أنظمة التشغيل والأجهزة بشكل عام بدعم الوضعيات المختلفة التي من شأنها توفير الطاقة المستهلكة. لكن ظاهرة الحمل الوهمي(phantom load) ما زالت موجودة، والتي تعني أن الأجهزة تستمر باستهلاك كمية صغيرة من الطاقة تقدر بين 1-3 واط بالرغم من إيقاف معظم أجزائها، لان الجهاز يبقى متصلا بالقابس، كما أن الأجهزة تحتاج هذه الكمية الصغيرة من الطاقة للبقاء متصلة مع الشبكات. ث- الأوراق الالكترونية (E-documents) تعرف الأوراق الالكترونية بأنها الشكل الرقمي للأوراق المطبوعة. الأوراق الالكترونية قللت الحاجة لشراء وطباعة الكتاب أو حتى الاهتمام بمكان تخزينها. ففي السنوات الثلاث الأخيرة ما يزيد عن 200 مليون كتاب الكتروني تم تنزيلها من المواقع المختلفةم.انيس، د.سنقه، ت.باتيل، و أ.جانقور، الحوسبة الخضراء والبيئة المستدامة مقدمة للأوراق البديلة واستبدال الأوراق المطبوعة، المجلة الدولية للإبداع والبحث في حماية المعلومات(IJIRIS)، المجلد 1، ص ص 46-53، . (بالانجليزية) إن الاعتماد على الخدمات الالكترونية وفر كثيرا على المستخدمين، كما أنه ساعد بشكل كبير بالحفاظ على البيئة عن طريق تقليل قطع الأشجار والغابات والتي بدورها تستطيع امتصاص الغازات الدفيئة الملوثة للبيئة. ج- التخلص من النفايات الالكترونية (Electronic Waste) تعتبر النفايات الالكترونية واحدة من أهم الأمور التي تؤثر سلبا على البيئة. وذلك لان الأجهزة الالكترونية تتكون من مواد سامة ولا تتحلل عند التخلص منها. لذلك التخلص من النفايات الالكترونية يعتبر أمرا في غاية الأهمية، لان التخلص منها بطرق غير مدروسة يسبب مشاكل صحية وأخرى بيئية. لقد نشرت مؤسسة حماية البيئة أن 15-20 من النفايات الالكترونية يتم إعادة استعمالها، بينما بقية الأجهزة القديمة والمعطلة يتم التخلص منها في مكبات النفايات. لذلك يتوجب علينا إعادة استعمال وتجديد وتدوير الأجهزة الالكترونية القديمة. 1- إعادة الاستعمال (Reuse) يجب الاستمرار في استعمال الأجهزة القديمة ما دامت تلبي الاحتياجات المطلوبة، والذي بدوره سيقلل من الآثار السلبية الناجمة عن التخلص منها في مكب النفايات، وصناعة أجهزة جديدةب.ساهة، الحوسبة الخضراء، المجلة الدولية لاتجاهات الحاسوب والتكنولوجيا، المجلد 14، ص ص 47-50، . (بالانجليزية). 2- تجديد الأجهزة القديمة (Refurbish) من الممكن استبدال أو تغيير الأجزاء المكونة للأجهزة الالكترونية، والذي بدوره يقلل من تكلفة شراء جهاز جديد. كما انه من الممكن التبرع بهذه الأجهزة للجمعيات الخيرية والمدارس بحال عدم ملائمتها للاحتياجات الحالية. لقد ظهر في الآونة الأخيرة الكثير من الشركات والأسواق التي تدعم شراء وتجديد الأجهزة الالكترونية بأسعار مغرية. 3- إعادة التدوير (Recycle) عند استحالة تجديد أو إعادة استعمال الأجهزة الالكترونية، يظهر خيار إعادة التدوير. إن إعادة تدوير هذه الأجهزة يعتبر عملية صعبة للغاية؛ لان الأجهزة الالكترونية تحتوي على مواد خطيرة كالكربون والزئبق وغيرها من المواد السامة والغير متحللة. إن دفن أجهزة الحواسيب ومكوناتها ينتج عنه مواد كيمائية ضارة قد تتسرب لشبكات المياه. كم أن حرقها يسبب انبعاث الغازات سامة التي تلوث الهواء وتهدد الحياة البشرية. لذلك يتوجب علينا إعادة تدويرها بطرق خاصة لاستخراج المواد الأساسية المكونة لها لإعادة استخدامها والاستفادة منها.

الخاتمة

هناك مسؤولية فردية ومجتمعية تجاه المشكلات المتعلقة بالبيئة والتي تسببت بها التكنولوجيا الحديثة والأجهزة الالكترونية. لقد نجحت الحوسبة الخضراء بوضع العديد من التقنيات والحلول التي تهدف إلى الحفاظ على البيئة، وتوفير الطاقة والتكاليف. وأخيرا، مصطلح الحوسبة الخضراء أصبح ضرورة مع الانتشار الواسع للأنظمة المحوسبة والأجهزة الالكترونية وتأثيراتها على البيئة. كما انه يتوجب تطوير علينا تقنيات الحوسبة الخضراء المقترحة، لكي تتمكن من الاستجابة للتنمية والتطوير السريع الذي يحدث في قطاع التكنولوجيا والمعلومات. نهاية مسدودة دمج _ حوسبة خضراء إن الانتشار الواسع للأجهزة الالكترونية وتأثيرها على البيئة يعد السبب الرئيس لظهور مصطلح الحوسبة الخضراء(بالانجليزية Green Computing). الحوسبة الخضراء تعني القدرة على تلبية احتياجات الأنظمة المحوسبة بأقل قدر ممكن من التأثير على البيئة. لقد حصل هذا المصطلح مؤخرا على كم كبير من الاهتمام نتيجة التزايد الكبير بتكلفة الطاقة، ونقص الموارد الطبيعية، وتزايد مستوى الوعي والاهتمام بقضايا الاحتباس الحراري. لذلك ظهرت الحوسبة الخضراء والتي تهدف إلى التقليل من المواد الخطيرة التي تؤثر على البيئة، وزيادة فعالية الطاقة، وتشجيع تدوير و إعادة استخدام الأجهزة والمعدات الحاسوبية.