Почему будущее дата-центров возможно в океане

11 января 2017 г. | Категория: Мир

Возможно, развитие подводных компьютерных технологий может поначалу показаться не самой лучшей идеей, но, если посмотреть на их рассеиваемую мощность, то она уже кажется не так уж и невероятной. Сейчас существует немалое количество решений по охлаждению компьютеров, включая те, что используют воздух, воду, минеральное масло и даже жидкий гелий. И если уже мы имеем на руках столько методов охлаждения, зачем заморачиваться с подводными системами?

Больше технологий означает большее потребление энергии

С появлением облачных вычислений и Интернета вещей скорости Интернета уже недостаточно, и она постоянно повышается, с каждым днем необходимо все больше кабелей, чтобы связать все больше людей, да и количество дата-центров постоянно растет. Последним особенно приходится постоянно идти в ногу со временем, чтобы удовлетворять спрос на рынке.

Увеличение спроса лишь усиливает давление на энергетические компании. Кроме того, с течением времени, устройства становятся все мощнее, а это значит, что им необходимо больше энергии для эксплуатации. Пока это не так обязательно в случае с мобильными устройствами (хотя технологические компании ищут способы сделать девайсы менее энергозатратными), серверы же потребляют все больше электроэнергии.

Проблема тепловыделения

Тепловыделение – одна из главных проблем для дата-центров, серверных парков и даже некоторых отдельных пользователей. В прошлом такие компьютеры, как, например, ZX Spectrum отдавали настолько мало тепла, что был необходим всего лишь маленький кусок металла на регуляторе мощности, чтобы охлаждать машину. Во многих случаях теплоотвод и вовсе мог быть извлечен для последующей замены без какого-либо вреда для всей системы.

Но сейчас компьютеры стали компактнее и мощнее, а их тепловыделение настолько увеличилось, что на некоторых процессорах можно пожарить яичницу (чего мы бы делать не рекомендовали). В связи с этим, логично, компьютерам и серверам необходимы различные методы охлаждения, чтобы предотвратить повреждения и увеличить вычислительную мощность.

Ныне существующие методы охлаждения:

• Потоки воздуха;
• Вода;
• Минеральное масло;
• Жидкости, такие как гелий и азот при очень низких температурах.

Все эти решения имеют одну общую составляющую: они все требуют внешнего питания. Однако это означает повышение операционных затрат, а также напрямую влияет на окружающую среду, особенно если энергия потребляется не из возобновляемых источников.

Так как же охлаждать сервера без использования дополнительной энергии?

Используйте окружающую среду!

Самое логичное и популярное решение – переехать в регион с постоянным холодным климатом.

Например, Исландия сейчас заполняется дата-центрами и серверными парками, так как внешний воздух можно использовать для охлаждения машзалов, а горячий воздух впоследствии можно повторно использовать для отопления близлежащих зданий. Этот метод не только позволяет экономить, но и предотвращает дополнительное использование энергии в домах, что как раз позитивно скажется на окружающей среде.

Однако у такого «переезда» есть и свои минусы. Мало кто живет в таком холодном месте, как Исландия, или даже в непосредственной близости. Расстояние до конечного клиента очень важно для операторов ЦОД, так как от него зависит скорость оказания услуг и время задержки. Так как все больше устройств и серверов работают с облаками, задержки и вовсе неприемлемы, в связи с чем пока немногие в конечном итоге решаются разместиться на севере.

Но есть еще одна неосвоенная среда, которая покрывает немалую часть нашей планеты – океан. Некоторые компании уже начали развивать технологии, которые бы работали под водой. Например, Microsoft уже начали эксперименты с маленьким подводным дата-центром: они как раз изучают возможность охлаждения океанскими водами без дополнительных источников энергии. Пока что этот проект показывает положительные результаты, но даже для такой небольшой системы требуется сложная конструкция и прочная оболочка для предотвращения утечек внутрь, что повредило бы остальную инфраструктуру, которая не обладает водонепроницаемостью.

Гидроизоляция электроники

Водонепроницаемость электронных устройств сейчас одна из самых «горячих» тем в последние дни, в особенности это касается мобильных девайсов. Однако сам термин «водонепроницаемый» в электронике может иметь разное значение. По большей части многие устройства водостойкие, а не водонепроницаемые и не разработаны для работы под водой.

Исследователи Национального института информатики Японии Мичихиро Коибучи и Казуки Фудзивара проводили тесты по охлаждению различных электронных устройств, непосредственно погружая их в воду без каких-либо герметичных камер или специального оборудования.

Их план заключался в том, чтобы буквально покрыть устройство водонепроницаемым материалом, который как раз обеспечит работу при полном погружении под воду и одновременно предотвратит короткие замыкания, а также повысит эффективности тепловыделения.

Исследователи проходят долгий путь проб и ошибок. Они уже использовали такие материалы, как эпоксидная смола; закрывали компьютер в алюминиевом корпусе, чьи стыки были залиты водонепроницаемым герметиком; но все безуспешно. Потом ученые наткнулись на вещество параксилол, который можно было нанести на корпус в газообразной форме. При контакте с водой вещество твердело, образовывая водонепроницаемую оболочку толщиной 0,1 мм, чего, в целом, было достаточно, чтобы предотвратить коррозию и замыкание.

Первые попытки погружения состоялись в аквариуме: была выбрана материнская плата, которая после покрытия параксилолом оставалась в воде три месяца. Испытание прошло успешно, и ученые поспешили попробовать свою находку в океане. В качестве платы была выбрана ADRock Mini-ITX. К сожалению, не все устройства выдержали эксперимент, лишь один из них продержался месяц. Во время анализа произошедшего, японские исследователи пришли к выводу, что причиной провала стала океанская фауна. Внутри компьютеров были найдены мелкие рачки, в одном из них поселился краб, большая часть заросла водорослями. Скорей всего, какие-то морские обитатели смогли съесть оболочку и проникнуть внутрь корпуса. Несмотря на это ученые не отчаиваются и продолжают искать оптимальные и простые способы подводной работы серверов и плат.

Как это ни странно, но подводные компьютерные вычисления могут стать ответом для проблем с охлаждением дата-центров и борьбе за чистоту окружающей среды. Такая водонепроницаемая ИТ-инфраструктура могла бы просто храниться в резервуарах с водой, куда бы своевременно поступала свежая очищенная вода из океана. Если эта технология будет иметь успех, то это может стать поворотной точкой в развитии многих технологических компаний и дата-центров в частности.

Статья подготовлена на основе материала портала www.allaboutcircuits.com.

Теги: водонепроницаемый ЦОД, Microsoft