Vedecký tím z University of California San Diego v spolupráci s Googlom premieňa staré modely Pixel na nízkonákladové dátové centrá. Odstránením zbytočných komponentov a inštaláciou Linuxu dokáže 25 až 50 vyradených telefónov vyrovnať výpočtový výkon jedného serverového procesora. Staršie čipy v týchto smartfónoch niekedy dokonca prekonávajú niektoré tradičné serverové konfigurácie, teda aspoň v prepočte na jedno jadro.
Staré smartfóny vo väčšine prípadov nie sú nič viac, než veľká kopa elektronického odpadu, ktorý škodí životnému prostrediu. Vedci však teraz našli spôsob, ako im vdýchnuť druhý a mimoriadne užitočný život. Vedecký tím z University of California San Diego (UCSD) v súčasnosti testuje, či by vyradené mobilné telefóny mohli stále vykonávať náročné systémové úlohy namiesto toho, aby skončili na skládkach.
Aby sme boli konkrétnejší, v úzkej spolupráci s Googlom sa výskumníci pokúšajú premeniť staré modely Pixel na vysoko efektívne dátové centrum s nízkymi nákladmi. Hlavným cieľom tohto projektu je udržať funkčný hardvér v reálnej prevádzke aj po tom, čo ubehne jeho bežný životný cyklus, píše TechSpot.
Divízia Google Research stavia základy tohto projektu okolo konceptu takzvaného viazaného uhlíka (embodied carbon). Ide o emisie, ktoré sú priamo spojené s pôvodnou priemyselnou výrobou samotných zariadení. Keďže väčšina používateľov vymieňa svoje mobilné telefóny každých pár rokov, smartfóny tvoria čoraz väčší podiel na celkovom elektronickom odpade. Predĺžením ich životnosti, hoci aj v úplne novej infraštruktúre, sa tak priamo a zásadne znižuje negatívna ekologická (uhlíková) stopa.
Mobilné čipy prekvapivo stačia
To, čo robí tento netradičný prístup realizovateľným, nie je iba snaha odbremeniť životné prostredie, ale predovšetkým samotný hrubý výkon. Podľa publikovanej štúdie dokážu smartfóny vydané približne pred tromi rokmi v benchmarkoch SPEC stále prekonať určité serverové konfigurácie, konkrétne vo výkone na jedno jadro.
Google v tejto súvislosti poukázal na dáta zo serverového systému typu Asus RS720A-E11, ktorý podporuje duálne procesory AMD EPYC. Tieto masívne stroje sú síce ako celok neporovnateľne schopnejšie, avšak porovnanie čistého výkonu na jedno jadro jasne ukazuje, že staršie mobilné čipy ešte majú čo povedať.
Tím z univerzity UCSD prekonal architektonické rozdiely tak, že s každým jedným telefónom zaobchádza ako s malým, nezávislým výpočtovým uzlom. Aby to vedci dosiahli, zariadenia museli kompletne ohlodať až na ich úplné základy. Z telefónov odstránili obrazovky, batérie, fotoaparáty, reproduktory aj vonkajšie šasi, pričom zostala len čistá základná doska s integrovaným procesorom (SoC).
Od základov potom kompletne prestavali aj softvér. Pôvodný operačný systém Android nahradili univerzálnou distribúciou Linuxu, ktorá je oveľa lepšie prispôsobená pre záťaže v dátových centrách. Vďaka tomu môžu orchestračné nástroje ako Kubernetes pristupovať k telefónom ako ku konvenčnej sieťovej infraštruktúre.
Šetrí to náklady
Väčšine to ale začne dávať zmysel až keď sa pozrieme na to, koľko peňazí (okrem iného) tento prístup dokáže ušetriť. Výskumníci zistili, že približne 25 až 50 takto upravených telefónov dokáže vyrovnať výpočtový výstup jedného serverového procesora s dvoma päticami. Tento model už vedci úspešne testujú aj v praxi. Menší cluster zložený z 20 telefónov dokáže bez problémov utiahnuť aplikáciu, ktorú aktívne využíva trieda s viac ako 75 študentmi.
A teraz k ekonomike. Namiesto neustáleho spoliehania sa na platenú cloudovú infraštruktúru, ktorá pre inštitúcie predstavuje nielen finančné náklady, ale aj technologickú závislosť, by organizácie mohli určité typy úloh spúšťať lokálne na takto upravenom hardvéri. Vedci popisujú, že prevádzka systému stojí len zlomok bežných nákladov, čo je faktor, ktorý naberá na váhe najmä v čase, kedy ceny operačných pamätí a úložísk na trhu rastú raketovým tempom.
Ďalším krokom projektu je masívne navýšenie mierky. Tím plánuje už koncom tohto roka vybudovať obrovský cluster z približne 2 000 telefónov, ktorý by bol schopný simultánne podporovať až sto takýchto školských tried naraz. Tento ostrý test preverí aj dôležitú otázku, či a ako dokáže spotrebný hardvér dlhodobo odolávať nepretržitej záťaži v štýle dátového centra.
Sú tu limity
Asi ako všetko, aj tento projekt má určité obmedzenia. Je skôr nepravdepodobné, že by veľkí hyperscale operátori vymenili svoje štandardizované a spoľahlivé servery za clustery poskladané z repasovaných telefónov. Správa tisícov malých a heterogénnych zariadení totiž do systému vnáša obrovskú komplexnosť, čo ide priamo proti tomu, ako sú moderné dátové centrá od základu navrhnuté.
Tento model má však jasné uplatnenie v inej oblasti. Univerzity, menšie výskumné skupiny či organizácie s obmedzeným rozpočtom môžu získať systém, ktorý trochu obetuje výkon za nižšie náklady a udržateľnosť. Pre distribuované úlohy, ktoré nevyžadujú najnovší hardvér, sú staršie smartfóny plne postačujúce.
Samotná idea pritom nie je úplne nová, keďže vedci už v minulosti experimentovali s premenou telefónov na menšie výpočtové clustery, napríklad pri monitorovaní pod vodnou hladinou. Navyše, mobilné čipy svoju extrémnu odolnosť už dokázali aj v náročnejších podmienkach. Príkladom je NASA, ktorá upravila procesor Qualcomm Snapdragon 801, pôvodne použitý v helikoptére Ingenuity, aby pomáhal roveru Perseverance s autonómnou navigáciou priamo na povrchu Marsu.
Projekt UCSD však vyniká tým, že mení samotný pohľad na to, čo všetko môžeme považovať za infraštruktúru. Zariadenia vyrobené na krátky spotrebný život môžu aj po “smrti” zohrať dôležitú úlohu.
