Centrum danych na dnie oceanu i samochłodzące się procesory – to śmiałe sposoby naukowców na zmniejszenie zużycia energii i efektywniejszą, mniej awaryjną pracę maszyn
Projekt centrum danych – chłodzonego wodą i zasilanego energią odnawialną – o nazwie Natick od pięciu lat realizuje Microsoft. Ponad dwa lata temu opuścił pod wodę w okolicach północnego wybrzeża Szkocji ogromny cylinder wypełniony 864 serwerami i azotem, który służy im lepiej niż tlen. Na dnie oceanu jest też na ogół zimno – serwery generują dużo ciepła, a centra danych do chłodzenia wykorzystują głównie energię elektryczną.
Dla przykładu centra danych w Stanach Zjednoczonych zużywają 24 terawatogodziny energii elektrycznej i 100 miliardów litrów wody rocznie, co odpowiada zapotrzebowaniu całej ponadpółtoramilionowej Filadelfii. Utrzymywanie odpowiedniej temperatury i wilgotności jest ważne dla optymalnego funkcjonowania serwerów.
W tym roku cysterna została wyłowiona, aby inżynierowie giganta technologicznego mogli sprawdzić stan i działanie sprzętu. Wynurzanie podwodnego cylindrycznego kontenera zajęło cały dzień. Pokryty glonami, małżami i ukwiałami morskimi wyłowiony został w okolicy archipelagu Orkadów, na granicy Morza Północnego i otwartego Oceanu Atlantyckiego.
Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=lBeepqQBpvU&feature=emb_logo&ab_channel=Microsoft
Źródło: Microsoft / YouTube
Badacze Microsoftu pobrali próbki powietrza z wnętrza kontenera, aby móc stwierdzić, czy gazy emitowane przez sprzęt mogły zakłócać pracę serwerów. Podwodne centrum danych zostało załadowane na ciężarówkę i przewiezione do zakładu Nigg Energy Park Global Energy Group na północy Szkocji.
Tam Grupa Marynarki Wojennej odkręciła główną pokrywę i wysunęła szafy serwerowe, aby można było zbadać stan serwerów. Kilka z nich było uszkodzonych, ale okazało się, że ich awaryjność mierzona stosownym wskaźnikiem miała 1/8 wartości wskaźnika awaryjności serwerów Microsoftu na lądzie. Wpłynęło na to właśnie użycie utrudniającego korozję azotu w miejsce tlenu, który wypełnił podwodną serwerownię. Mniejszy niż na lądzie wskaźnik uszkodzeń osiągnięto m.in. dzięki temu, że w środowisko procesorów nie ingerował człowiek i nie było konieczności regulacji temperatury i wilgotności.
Wnioski? Niezmiennie chłodne wody tuż przy dnie oceanicznym umożliwiają projektowanie energooszczędnych centrów danych: mogą wykorzystać hydraulikę z wymianą ciepła, taką jak ta stosowana na okrętach podwodnych. Zdaniem naukowców Microsoftu wyniki tej fazy projektu wystarczają, aby zacząć rozwijać podwodne centra danych. Mówi o tym m.in. kierownik projektu Ben Cutler w jednym z podcastów Microsoft, dostępnym TUTAJ.
Eksperyment wykazał, że koncepcja podwodnych centrów danych jest wykonalna, a także praktyczna pod względem logistycznym, środowiskowym i ekonomicznym. Okazuje się również, że instalowanie centrów danych na dnie oceanu jest znacznie szybsze niż budowanie ich na lądzie. Microsoftowi zajęło to mniej niż 90 dni, w porównaniu ze średnio dwoma latami na lądzie. Podwodne centra danych w przyszłości miałyby być umieszczane w pobliżu farm wiatrowych stojących w morzu, aby zapewnić im zieloną energię. Mniej będzie też czynnika ludzkiego w zarządzaniu nimi – te zadania przejmą w większości roboty i sztuczna inteligencja. Ostatnia faza projektu Natick polega na recyklingu wszystkich elementów składowych, w tym stalowego zbiornika ciśnieniowego i wymienników ciepła, a dno morskie ma zostać przywrócone do stanu naturalnego.
Inny pomysł na chłodzenie i efektywniejszą pracę maszyn mają Szwajcarzy. Budują samochłodzące się chipy, w które wbudowują mikroprzepływowe kanały. To zapewnia lepsze chłodzenie przy użyciu znacznie mniejszej ilości wody. Badacze z École Polytechnique Fédérale de Lausanne twierdzą, że taki system jest w stanie osiągnąć 50-krotnie wyższą wydajność niż najnowocześniejsze alternatywne systemy chłodzenia. Może to pozwolić na zmniejszenie zużycia energii na całym świecie. Napisali o tym w czasopiśmie „Nature”.