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05.12.2011
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Institut für Informatik
Nachhaltigkeit in der Informatik und durch die Informatik
Prof. Dr. Lorenz Hilty
Forschungsgruppe Informatik und Nachhaltigkeit Institut für Informatik Universität Zürich
Abteilung Technologie und Gesellschaft Empa, Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt St.Gallen, Schweiz
Institut für Informatik
Nachhaltige Nutzung
2
"Ein System nachhaltig nutzen" bedeutet,
das System so zu nutzen, dass es in seinen wesentlichen Funktionen langfristig erhalten bleibt.
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
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Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 3
ICT as part of the solution
Technology
Application
Societal change
Optimization effects
Substitution effects
Making more from less
Deep structural change toward a
dematerialized economy
3rd order effects [systemic]
2nd order effects [indirect]
1st order effects [direct]
enables
enables
Production
Use
End-of-life treatment
Life cycle of ICT hardware
ICT as part of the problem
Induction effects
Rebound effects
New critical infrastructure
Source: Hilty, L. M.: Information Technology and Sustainability. Essays on the Relationship between ICT and Sustainable Development. Books on Demand, Norderstedt 2008, ISBN: 9783837019704
Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 4
ICT as part of the solution
Technology
Application
Societal change
Optimization effects
Substitution effects
Making more from less
Deep structural change toward a
dematerialized economy
3rd order effects [systemic]
2nd order effects [indirect]
1st order effects [direct]
enables
enables
Production
Use
End-of-life treatment
Life cycle of ICT hardware
ICT as part of the problem
Induction effects
Rebound effects
New critical infrastructure
Source: Hilty, L. M.: Information Technology and Sustainability. Essays on the Relationship between ICT and Sustainable Development. Books on Demand, Norderstedt 2008, ISBN: 9783837019704
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Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 5
Computations per kilowatt-hour. Doubling time is 1.57 years (1946-2009) (Koomey et al., 2011).
Computations/second per computer. Doubling time is 1.5 years for personal computers (1975-2009) (Koomey et al. 2011).
Institut für Informatik
Energy
ICT Production
Energy
Materials
ICT Disposal
Energy
Secondary Materials
ICT Use
ICT Service
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
Sustainability of materials supply?
Sustainability of recycling and final disposal?
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Sustainability of energy supply?
ICT Life Cycle
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Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 7
Material Input
In the 1980ies, a PC micro- processor contained only 12 elements.
25 years later, 57 elements were used to build a PC microprocessor.
Source: National Research Council 2008
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
Source: Behrendt et al. 2007
Institut für Informatik
Energy
ICT Production
Energy
Materials
ICT Disposal
Energy
Secondary Materials
ICT Use
ICT Service
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
Sustainability of materials supply?
Sustainability of recycling and final disposal?
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Sustainability of energy supply?
ICT Life Cycle
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Institut für Informatik
Recycling
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E-waste Recycling in Cape Town, South Africa
Source: Empa
Institut für Informatik
Source: Empa
Source: Empa
Recycling E-waste Recycling in Guiyu, China
Source: Empa
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 10
Source: BAN
Source: BAN
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Institut für Informatik
Recycling
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E-waste Recycling in Delhi, India
Source: Empa Source: Empa
Source: Empa Source: Empa
Institut für Informatik
Informal Recycling
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 12
Manual extraction of copper from printed wiring boards in Delhi, India. Typical backyard company with 12 workers. Yield: 1-2 tons/month
Source: Empa
Copper Extraction Process
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Institut für Informatik
Informal Recycling
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Gold Extraction Process
http://ewasteguide.info
Institut für Informatik
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ICT as part of the solution
Technology
Application
Societal change
Optimization effects
Substitution effects
Making more from less
Deep structural change toward a
dematerialized economy
3rd order effects [systemic]
1st order effects [direct]
enables
enables
Production
Use
End-of-life treatment
Life cycle of ICT hardware
ICT as part of the problem
Induction effects
Rebound effects
New critical infrastructure
Source: Hilty, L. M.: Information Technology and Sustainability. Essays on the Relationship between ICT and Sustainable Development. Books on Demand, Norderstedt 2008, ISBN: 9783837019704
2nd order effects [indirect]
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Institut für Informatik
Virtuelle Meetings?
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Institut für Informatik
Source: Empa
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Substitution Example: One conference on two continents
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Institut für Informatik
Full HD picture of the presentation and of the presenter pointing on content
Substitution Example: One conference on two continents
Source: Empa
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Institut für Informatik
Speaker Has Eye Contact to Remote Audience
Source: Empa
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Substitution Example: One conference on two continents
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Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
Source: Empa
Source: Empa Source: Empa
Source: Empa
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Substitution Example: One conference on two continents
Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 20
The route from Switzerland to Japan, over the Atlantic, continental US, and the Pacific, with a total fiber optic length of 29,175km.
Source: Coroama, Hilty et al. 2012
8 Full HD Video Connections
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Institut für Informatik
CO2 emissions
participants
kg C
O2/p
artic
ipan
t
100
200
300
400
500
600
0 100 200 300 400 500 600 0
700
800
two-site conference 119 t CO2
Davos-only conference 235 t CO2
Nagoya-only conference 189 t CO2
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Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 22
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Cum
ulat
ed p
ower
[W
]
Distance from Davos [km]
Cumulated power demand for a 20 Mbit Internet connection Davos-Nagoya.
Energy demand of Internet Transmission
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Institut für Informatik
Energy demand of Internet Transmission
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derived from Koomey et al. 2004
derived from Taylor and Koomey 2008
derived from Pickavet et al. 2008
Coroama, Hilty et al. 2012
136 kWh/GByte
8.8 - 24.3 kWh/GByte
1.8 kWh/GByte
0.15 kWh/GByte
Estimates of energy per data transmitted
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Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 24
ICT as part of the solution
Technology
Application
Societal change
Optimization effects
Substitution effects
Making more from less
Deep structural change toward a
dematerialized economy
3rd order effects [systemic]
1st order effects [direct]
enables
enables
Production
Use
End-of-life treatment
Life cycle of ICT hardware
ICT as part of the problem
Induction effects
Rebound effects
New critical infrastructure
Source: Hilty, L. M.: Information Technology and Sustainability. Essays on the Relationship between ICT and Sustainable Development. Books on Demand, Norderstedt 2008, ISBN: 9783837019704
2nd order effects [indirect]
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Biofuels
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 25 Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
Wie kann Informatik den Vollzug von Umwelt- und Klimapolitik optimieren?
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Sustainability Quick Check for Biofuels: www.sqcb.org
26 Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
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Institut für Informatik
Sustainability Quick Check for Biofuels: www.sqcb.org
27 Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
Institut für Informatik
Umweltinformatik: Beispiel (Fortsetzung)
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Rapeseed, your values
Fossil reference
Global Warming Potential
Environmental Impact
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
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Institut für Informatik
Umweltinformatik: Beispiel (Fortsetzung)
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Rapeseed, your values
Fossil reference
Global Warming Potential
Environmental Impact
Rapeseed, your values
Fossil reference
Environmental Environmental Impact
Zugriffe
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
Institut für Informatik
Was machen wir hier?
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•! Greening through IT? "…how the tools and techniques of information technology (IT) can help us tackle environmental problems" (Bill Tomlinson, UCI, 2010)
•! Sustainable HCI? "…how sustainability can be taken into account when designing technology, and how novel technology can be used to support and encourage sustainable behaviors on the part of users" (Elaine Huang, 2011)
•! Integrated Sustainable Development – Requirements Engineering for Sustainable Systems: "Software can play a major role in enabling and optimizing sustainability… for example, for optimizing energy and resource efficiency" (Masdar Institute, 2011)
•! Computational Sustainability?: "…an interdisciplinary field that aims to apply techniques from computer science, information science, operations research, applied mathematics, and statistics for balancing environmental, economic, and societal needs for sustainable development. (ICS, 2008)
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
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Institut für Informatik
31 Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty
Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 32
ICT as part of the solution
Technology
Application
Societal change
Optimization effects
Substitution effects
Making more from less
Deep structural change toward a
dematerialized economy
3rd order effects [systemic]
2nd order effects [indirect]
1st order effects [direct]
enables
enables
Production
Use
End-of-life treatment
Life cycle of ICT hardware
ICT as part of the problem
Induction effects
Rebound effects
New critical infrastructure
Source: Hilty, L. M.: Information Technology and Sustainability. Essays on the Relationship between ICT and Sustainable Development. Books on Demand, Norderstedt 2008, ISBN: 9783837019704
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Institut für Informatik
Herzlichen Glückwunsch zum 40. Geburtstag der Informatik an der Uni Hamburg! 18.11.11, Lorenz Hilty 33
Decoupling
Source: Decoupling Natural Resource Use and Environmental Impacts from Economic Growth. UNEP 2011
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Institut für Informatik
Konferenz: ICT for Sustainability 14.-16.02.2013, Zürich www.ict4s.org
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
[email protected] www.ifi.uzh.ch/isr