Оптимізація енергоспоживання в центрах даних на основі онтологічного підходу
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2025-50-2-282-292Ключові слова:
дата-центр, енергоспоживання, оптимізація, онтологічний підхід, прикладна онтологія, семантична модель, інтелектуальні системи керування, енергоефективністьАнотація
Статтю присвячено розробці та обґрунтуванню онтологічного підходу до оптимізації енергоспоживання дата-центрів в умовах зростаючої складності їх обчислювальної та інженерної інфраструктури. Проаналізовано обмеження традиційних методів оптимізації, зумовлені недостатнім урахуванням семантичних залежностей між компонентами дата-центру, режимами їх роботи та політиками керування. Запропоновано прикладну онтологію предметної області, яка забезпечує формалізоване представлення знань про структуру дата-центру, обчислювальні ресурси, інженерні системи, навантаження та показники енергетичної ефективності. У роботі виконано семантичну декомпозицію предметної області на взаємопов’язані підсистеми, визначено підмножину базових понять і відношень загальної онтологічної моделі та обґрунтовано їх використання в задачі оптимізації енергоспоживання. Запропоновано загальну схему онтологічного підходу, що реалізує замкнений цикл «дані – знання – оптимізація – керування» та забезпечує інтеграцію онтології з математичними моделями і програмними засобами керування. Отримані результати створюють теоретичне та методологічне підґрунтя для побудови інтелектуальних систем керування енергоспоживанням дата-центрів і можуть бути використані при проєктуванні енергоефективних та екологічно сталих обчислювальних інфраструктур.
Посилання
Kim, Ji Hye, Dae Uk Shin, and Heegang Kim. 2024. "Data Center Energy Evaluation Tool Development and Analysis of Power Usage Effectiveness with Different Economizer Types in Various Climate Zones" Buildings 14, no. 1: 299. https://doi.org/10.3390/buildings14010299
Lei, N.; Masanet, E. Statistical analysis for predicting location-specific data center PUE and its improvement potential. Energy 2020, 201, 117556.
National Renewable Energy Laboratory (NREL). Data Center Efficiency Dashboard. Available online: https://www.nrel.gov/hpc/cool.html (accessed on 4 June 2023).
Chen, L.; Wemhoff, A.P. The sustainability benefits of economization in data centers containing chilled water systems. Resour. Conserv. Recycl. 2023, 196, 107053.
Murino, Teresa, Roberto Monaco, Per Sieverts Nielsen, Xiufeng Liu, Gianluigi Esposito, and Carlo Scognamiglio. 2023. "Sustainable Energy Data Centres: A Holistic Conceptual Framework for Design and Operations" Energies 16, no. 15: 5764. https://doi.org/10.3390/en16155764
Cappelli, Maria Assunta, and Giovanna Di Marzo Serugendo. 2025. "Methodological Exploration of Ontology Generation with a Dedicated Large Language Model" Electronics 14, no. 14: 2863. https://doi.org/10.3390/electronics14142863
Safari, Ashkan, Hoda Sorouri, Afshin Rahimi, and Arman Oshnoei. 2025. "A Systematic Review of Energy Efficiency Metrics for Optimizing Cloud Data Center Operations and Management" Electronics 14, no. 11: 2214. https://doi.org/10.3390/electronics14112214
Li, X.; Li, M.; Zhang, Y.; Han, Z.; Wang, S. Rack-level cooling technologies for data centers—A comprehensive review. J. Build. Eng. 2024, 5, 109535.
Cho, J.; Woo, J. Development and experimental study of an independent row-based cooling system for improving thermal performance of a data center. Appl. Therm. Eng. 2020, 169, 114857
Deymi-Dashtebayaz, M.; Namanlo, S.V.; Arabkoohsar, A. Simultaneous use of air-side and water-side economizers with the air source heat pump in a data center for cooling and heating production. Appl. Therm. Eng. 2019, 161, 114133.
Giacone, E.; Mancò, S. Energy efficiency measurement in industrial processes. Energy 2012, 38, 331–345
Chen, Shuting, Sen Xu, Yajie Li, Gang Liang, Mengnan Ma, Junhan Jiang, and Wei Lin. 2025. "Energy Consumption Modeling and Elastic Space Computation of Data Centers Considering Spatiotemporal Transfer Flexibility" Energies 18, no. 24: 6449. https://doi.org/10.3390/en18246449
Mykola Dyvak, Andriy Melnyk, Artur Rot, Marcin Hernes, Andriy Pukas, “Ontology of mathematical modelling based on interval data,” Complexity, vol. 2022, Article ID 8062969, 24 pages, 2022.
A. Melnyk, I. Shcherbiak, R. Shevchuk, A. Shevchuk, O. Huhul and Y. Franko, “Software Architecture for Mathematical Modelling Based on Interval and Ontology Approach,” 2022 12th International Conference on Advanced Computer Information Technologies (ACIT), Ruzomberok, Slovakia, 2022, pp. 101 - 105, doi: https://doi.org/10.1109/ACIT54803.2022.9913108
Dyvak, M., Melnyk, A., Mazepa, S., Stetsko, M. ( 2022 ). An Ontological Approach to Detecting Irrelevant and Unreliable Information on Web-Resources and Social Networks. In: Klymash, M., Beshley, M., Luntovskyy, A. (eds) Future Intent-Based Networking. Lecture Notes in Electrical Engineering, vol 831. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-92435-5_27
##submission.downloads##
-
PDF (English)
Завантажень: 1
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
