Por el Dr. Luigi Nardi, fundador y director ejecutivo de DBtune


La era digital está en auge y los centros de datos son los motores que mantienen todo en funcionamiento. Sin embargo, este poder tiene un costo: un gran costo ambiental y financiero. Las operaciones de los centros de datos pueden generar un consumo de energía y agua vertiginoso y generar enormes emisiones de gases de efecto invernadero. Este es un problema importante para los líderes de TI, los ejecutivos de alto nivel, los gerentes de infraestructura y los profesionales de FinOps, ya que afecta significativamente el desempeño ambiental, social y de gobernanza (ESG) de una empresa. Aprovechar el ajuste de bases de datos con inteligencia artificial presenta una solución prometedora para mitigar estos impactos ambientales y financieros.

Una reciente investigación empírica realizada por el Instituto Borderstep, en colaboración con la UE, reveló que las tecnologías digitales ya representan aproximadamente entre el cinco y el nueve por ciento del consumo mundial de electricidad y las emisiones de carbono, una cifra que se espera que aumente a medida que la demanda de potencia informática, impulsada por el auge de la inteligencia artificial generativa (gen AI) y los modelos de base.

Goldman Sachs Research estima además que la demanda de energía de los centros de datos crecerá un 160 por ciento para 2030. Actualmente, los centros de datos de todo el mundo consumen entre el uno y el dos por ciento de la energía total, pero se espera que esta cifra aumente al tres o cuatro por ciento para finales de la década. En Estados Unidos y Europa, esta mayor demanda impulsará el crecimiento de la electricidad. Sin alternativas viables para alimentar y refrigerar los centros de datos, la necesidad de mayor potencia de procesamiento de la revolución de la IA aumentará significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que someterá a las grandes empresas tecnológicas, que son esenciales para almacenar, procesar y difundir grandes cantidades de datos, a una intensa presión ambiental para encontrar formas innovadoras de optimizar el consumo de energía en sus centros de datos.

Las bases de datos son un factor importante en las cargas de trabajo de los centros de datos. Son fundamentales para almacenar, gestionar y recuperar grandes volúmenes de datos, requieren un uso intensivo de recursos computacionales y contribuyen significativamente al consumo energético general de los centros de datos en miles de instancias de bases de datos. Por lo tanto, el ajuste de bases de datos mediante inteligencia artificial será fundamental para cualquier estrategia de sostenibilidad destinada a aumentar la eficiencia.

La UE interviene

En los últimos años, la presentación de informes ESG ha ganado una atención significativa, ya que las empresas y los inversores reconocen su importancia para abordar los desafíos globales y promover prácticas comerciales sostenibles. La Unión Europea y los Estados Unidos han introducido regulaciones de presentación de informes ESG para fomentar la transparencia y la conducta empresarial responsable. Mientras que la Comisión de Bolsa y Valores (SEC) de los EE. UU. está tomando medidas para implementar reglas federales de divulgación climática en todo el país, California está introduciendo leyes climáticas en la Ley de Responsabilidad de Datos Corporativos Climáticos, que exige que las entidades con ingresos anuales superiores a mil millones de dólares revelen sus emisiones de GEI. El Pacto Verde Europeo, que ya está en vigor, tiene como objetivo convertir a Europa en el primer continente climáticamente neutro del mundo para 2050, al tiempo que promueve el crecimiento económico sostenible y mejora el bienestar social.

Para apoyar la implementación del Pacto Verde Europeo, la Comisión Europea publicó una serie de reglamentos y marcos:

Directiva sobre presentación de informes de sostenibilidad corporativa (CSRD): Esta directiva establece el estándar por el cual casi 50.000 empresas de la UE tendrán que informar sobre su impacto climático y ambiental. A partir de 2025, la CSRD obligará a todas las empresas a tener un plan de reducción de emisiones para alcanzar cero emisiones netas en 2050. Requiere que las empresas con al menos 250 empleados y más de 50 millones de euros (55 millones de dólares) en ingresos informen sobre sus prácticas ESG para 2026. La CSRD se alinea con el Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 13 de la ONU sobre Acción por el Clima.

Directiva sobre información no financiera (NFRD): esta regulación, que ha sido revisada y ahora reemplazada por la CSRD, obliga a las instituciones de crédito, compañías de seguros y grandes empresas con más de 500 empleados y 40 millones de euros (44 millones de dólares) en ingresos a revelar su desempeño ESG para promover la transparencia y las prácticas comerciales responsables.

Directiva de eficiencia energética: esta directiva tiene como objetivo reducir el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero mediante la promoción de operaciones de centros de datos energéticamente eficientes. Por ejemplo, Alemania exige la presentación de informes anuales sobre la eficiencia energética de los centros de datos a partir de 2024, y los requisitos mínimos de eficiencia entrarán en vigor en 2027.

Reglamento sobre requisitos de diseño ecológico para servidores y productos de almacenamiento de datos (UE 2019/424): este reglamento establece puntos de referencia para los estándares mínimos de eficiencia energética para las fuentes de alimentación, enfatizando la necesidad de operaciones eficientes de los servidores.

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– DBtune

El mensaje es claro: la sustentabilidad ya no es opcional, las empresas están bajo una presión cada vez mayor para que sus centros de datos sean más ecológicos y las empresas en general deben ser más transparentes y responsables de su impacto ambiental.

Las bases de datos son fundamentales para las operaciones de los centros de datos y, por lo tanto, desempeñan un papel importante en la sostenibilidad. Entre los sistemas de gestión de bases de datos más utilizados se encuentra PostgreSQL, la base de datos de código abierto más potente. PostgreSQL es la base de datos del año en 2024 y 2023, utilizada por el 49 por ciento de los desarrolladores, un aumento significativo respecto del 33 por ciento en 2018, según la popular encuesta de Stack Overflow. Esta base de datos de código abierto es parte integral de la infraestructura de datos de muchas empresas y se encarga de todo, desde el procesamiento de transacciones hasta análisis complejos. Sin embargo, el creciente volumen de datos y la variedad de aplicaciones requieren operaciones de almacenamiento, procesamiento y recuperación, que pueden consumir una cantidad sustancial de energía, lo que afecta la huella ambiental general de una empresa.

La optimización de estos componentes críticos de la pila de software y hardware puede mejorar significativamente la eficiencia general del centro de datos. Con su uso extensivo en todas las industrias, incluso pequeñas mejoras en el rendimiento de PostgreSQL pueden generar ahorros considerables de energía a gran escala. Esto pone de relieve un desafío crítico para las empresas: ¿Cómo mantener un rendimiento óptimo del centro de datos y, al mismo tiempo, minimizar el impacto ambiental, en particular de las operaciones de bases de datos?

Optimización de la inteligencia artificial: la fórmula secreta para los centros de datos ecológicos

En la última década, se han visto numerosas historias de éxito en la optimización del consumo energético de los sistemas informáticos impulsada por IA, tanto en el ámbito académico como en el industrial. Por ejemplo, los investigadores del Imperial College de Londres han demostrado que la optimización por IA puede reducir drásticamente el consumo de energía de las aplicaciones de visión artificial integradas en dispositivos móviles en plataformas informáticas de formato pequeño. De manera similar, Google DeepMind ha utilizado la IA para reducir el consumo de energía para la refrigeración de los centros de datos hasta en un 40 por ciento. Estos estudios ejemplifican una tendencia creciente en la optimización autónoma de la energía, que apenas está comenzando. Sin embargo, un área que históricamente se ha pasado por alto es la optimización de los sistemas de gestión de bases de datos, como PostgreSQL.

El ajuste de bases de datos mediante inteligencia artificial ofrece un enfoque revolucionario para la gestión de bases de datos, que permite a las empresas lograr un alto rendimiento de las bases de datos y, al mismo tiempo, minimizar su impacto ambiental. Al observar los datos en tiempo real, la IA puede identificar configuraciones de PostgreSQL más efectivas que minimizan el uso de energía. Este enfoque detecta y elimina las ineficiencias, escalando automáticamente los recursos para reducir la huella de energía general de un centro de datos. La optimización continua garantiza un alto rendimiento y eficiencia incluso cuando las demandas de datos y las cargas de trabajo fluctúan en diferentes momentos del día o estaciones. Por lo tanto, con el ajuste de la IA, grandes flotas de bases de datos PostgreSQL, que comprenden miles de instancias de base de datos, pueden ser optimizadas por un puñado de administradores de bases de datos que supervisen la actividad de ajuste en lugar de un ejército de administradores de bases de datos que ajusten estas instancias manualmente.

Más allá de las bases de datos individuales: el impacto generalizado

En una presentación reciente en PGConf India 2024, DBtune demostró cómo el ajuste de los parámetros de PostgreSQL mediante IA puede duplicar el rendimiento de una instancia de base de datos PostgreSQL completamente administrada que se ejecuta en Amazon RDS. Este aumento del rendimiento permite reducir la instancia de la base de datos a la mitad, lo que reduce efectivamente a la mitad el consumo total de energía sin comprometer la calidad de la experiencia del usuario final.

Si bien el estudio se centra en una instancia de base de datos, el impacto ambiental del ajuste de la base de datos se extiende mucho más allá de las bases de datos individuales.

El uso de un ajuste automático de la base de datos en una única instancia de PostgreSQL puede reducir las emisiones de CO2e de la instancia en un 50 por ciento. Como consecuencia, en un centro de datos típico con decenas de miles de bases de datos, esto conduce a una reducción del 32 por ciento de las emisiones de CO2e, teniendo en cuenta que el ajuste de la instancia de PostgreSQL afecta principalmente al servidor y su sistema de refrigeración, mientras que la red y otros aspectos del sistema se ven menos afectados, como se modela en nuestro estudio.

Si se multiplicara este efecto en Europa, se podría lograr un ahorro anual de hasta siete millones de toneladas métricas (siete megatones) de CO2e, lo que equivale aproximadamente a las emisiones anuales promedio de 245 aviones comerciales, una estimación basada en el consumo total de energía de 76,8 TWh por año para todos los centros de datos de Europa y un factor de emisión de CO2e de 0,275 kg/kWh. Esta reducción sustancial respalda los objetivos ambientales de la UE, mejora los esfuerzos de sostenibilidad y mitiga los impactos del cambio climático.

Mejorar la eficiencia de sus bases de datos puede generar enormes ahorros de CO2 y ayudar a "ecologizar" su centro de datos.