Что общего у специалистов по моделированию краш-тестов, разработчиков вакцин и аниматоров из Pixar? Все они пользуются огромными вычислительными системами, более продвинутые аналоги которых уже в ближайшем будущем смогут использоваться для отопления наших домов. Французской компания Qarnot Computing планирует использовать побочный продукт вычислительных мощностей, чтобы согреть парижские дома во время холодной зимы.
Вычислительные системы выделяют тепло – это не сюрприз для тех, кто владеет ноутбуком. Крупные компании и научно-исследовательские организации часто полагаются на помощь сторонних владельцев центров обработки данных для высокопроизводительных вычислений (HPC), чтобы проводить моделирование или решать другие задачи, которые требуют затрат времени и электроэнергии. Эти дата-центры, по существу, являются огромными помещениями, доверху наполненными мощными серверами. Вычислительная инфраструктура не только занимает огромное физическое пространство, но и требуют немалых капиталовложений в системы вентиляции, охлаждения и кондиционирования воздуха, которые позволяют избежать перегрева аппаратных платформ и связанных с этим неисправностей.
В то время как центры обработки данных нуждаются в огромном количестве электроэнергии для охлаждения, примерно девяти миллионам французов ежегодно не хватает денег на оплату энергии для отопления.
Команда инженеров из Qarnot Computing решила переосмыслить концепцию дата-центров, рассредоточив массив серверов по домам и квартирам парижан, а также по другим административным и коммерческим зданиям. Причем серверам планируется придать вид этаких “цифровых радиаторов”. “Идея заключалась в том, чтобы разместить вычислительные мощности в зданиях, для владельцев которых выделяемое серверами тепло будет полезным”, сказал инженер Qarnot Computing Данута Питер.
Эта концепция может стать весьма заманчивой альтернативой традиционным дорогостоящим дата-центрам, помогая принести тепловую энергию туда, где люди не могут себе ее позволить.
Лучше Google
Учитывая, что почти 40% дата-центров Франции расположены в переполненном парижском регионе, где постоянно наблюдается нехватка электроэнергии, эксплуатация серверов влетает французским операторам ЦОД в копеечку, что, в свою очередь, приводит к удорожанию IT-услуг. Электричества настолько мало, что на данном этапе строительство новых серверных ферм в радиусе 5 км от Парижа является невыполнимой миссией. В то время как Google открыла ЦОД за $ 273 млн. в Финляндии, чтобы сократить расходы на охлаждение серверов, отдав предпочтение стране с более холодным климатом, Qarnot Computing разработала более инновационный подход к решению данной проблемы.
Тепло – побочный продукт работы вычислительной инфраструктуры – будет выделяться радиаторами Qarnot Computing, когда клиенту компании понадобиться дополнительные вычислительные мощности. Клиенты могут подключаться к серверам-обогревателям через интернет (в идеале – посредством волоконно-оптической линии связи).
Питер говорит, что во Франции почти 80% расходов на эксплуатацию дата-центров связаны с запиткой систем охлаждением. При этом за счет сокращения расходов на охлаждение серверов практически до нуля Qarnot Computing можем предложить клиентам вычислительные мощности по ставке, которая на 93% ниже, чем в среднем по всей Франции.
Чтобы продемонстрировать эффективность своей системы, инженеры Qarnot Computing в июле этого года оборудовали два жилых комплекса в Париже своими радиаторами, предоставляя бесплатное тепло малообеспеченным семьям. Примечательно, что реализация демонстрационного проекта совпала с ростом цен на электроэнергию в регионе на пять процентов (на 5% рассматриваемый показатель вырос за период с января по июнь в годовом исчислении). И эта негативная для простых обывателей тенденция, по словам экспертов, должна сохраниться. К слову, рост цен на электроэнергию стал одни из самых крупных за последние десять лет.
Конструкция нагревателей Qarnot Computing предусматривает возможность работы в так называемом “летнем” режиме, при активации которого машины выделяют мало тепла (примерно как обычный ноутбук). Это означает, что “цифровые радиаторы” могут использоваться и при более теплых погодных условиях.
В дополнение к предоставлению бесплатной тепловой энергии через напичканные кремниевыми чипами радиаторы, каждый из которых носит имя Qrad, огромным преимуществом системы французов является то, что они могут обеспечить дешевую вычислительную инфраструктуру для исследователей, которые в противном случае не имели бы доступа к дорогим высокопроизводительным дата-центрам. “У нас есть бизнес-модель, в рамках которой мы можем открывать сотрудникам государственных научных учреждений доступ к своей серверной инфраструктуре по минимальной цене или даже бесплатно”, сказала Данута Питер.
Высокотехнологичные радиаторы проектировались с прицелом на то, что серверы внутри них будут постоянно загружены в среднем на 50% мощности. Это означает, что во время нехватки клиентов из числа коммерческих компаний или в особенно холодный период, когда тепло жизненно необходимо, Qarnot Computing может предложить вычислительные ресурсы малобюджетным исследовательским группам на безвозмездной основе.
Иными словами, ученые, расшифровывающие геном или разрабатывающие вакцины, могут более эффективно создавать свои модели с помощью вычислительных технологий Qarnot Computing. Все, что им нужно, это подключение к интернету. Французская компания продает доступ к вычислительным ресурсам по минутам, позволяя небольшим компаниям приобрести несколько часов серверного времени для обработки проектов, на обсчет которых в противном случае ушло бы несколько дней. Архитекторы, дизайнеры, аниматоры, синоптики, а также другие потенциальные клиенты могли бы извлечь огромную пользу из такого сервиса.
Компания Qarnot Computing уже сотрудничает с различными клиентами и намерена установить от 400 до 500 высокотехнологичных обогревателей в Париже к концу года. Количество парижан, заинтересованных в использовании Qrad непрерывно растет. Одним из таких клиентов стал фермер, который ищет недорогой способ отапливать парник для круглогодичного выращивания помидоров.
Конкуренты
Напомним, что ранее мы уже рассказывали о похожем проекте: компания под названием AoTerra из Дрездена создает также обогреватели-серверы для жилых домов. Система AoTerra состоит из серверного модуля, соединенного с теплообменником или тепловым насосом, которые в свою очередь подключены к вентиляционной системе объекта недвижимости, а также к системе подогрева воды. Система может внедряться как при строительстве новой недвижимости, так и в отремонтированное жилье, которое отвечает современным стандартам энергоэффективности.
Каждая серверная система, которая именуется AoHeat, имеет широкополосное соединение с интернетом и является частью распределенного центра обработки данных на базе технологии OpenStack. Результатом работы распределенной серверной фермы выступает система облачных вычислений AoCloud. Примечательно, что немецкий вендор позиционирует свой продукт как предельно экологичную систему облачных вычислений, так как запитываются серверы преимущественно от возобновляемых источников энергии, коих в Германии предостаточно. Система обладает и другими преимуществами — распределенный характер облака может означать предельно низкие задержки при передаче данных. Кроме того, AoTerra позиционирует свою разработку, как крайне безопасное решение.
Использование распределенной серверной фермы AoTerra будет обходиться коммерческим клиентам примерно в десять раз дешевле, если сравнивать со стартовыми капиталовложениями в возведение обычного дата-центра. При этом эксплуатационные расходы будут ниже примерно в два раза, тогда как углеродный след вычислительно инфраструктуры удастся сократить на треть.
Владельцы недвижимости или застройщики должны будут заплатить стартапу € 12 000 за его систему (примерно столько же стоит нормальная система отопления), но в дальнейшем покупателям не придется нести никаких расходов по эксплуатации установки. Они получают бесплатное отопление и горячую воду, а стартап AoTerra, в свою очередь, избавляется от необходимости платить за кондиционер, на который приходится львиная доля затрат на эксплуатацию традиционного дата-центра. В этом году немецкий вендор намерен продать 100 устройств AoHeat, в 2014 году – в пять раз больше. Если все пойдет по плану, стартап станет одним из крупнейших поставщиков облачных сервисов в Германии.
Мы отнюдь не в первый раз становимся свидетелями возникновения идеи использования выделяемого серверными фермами тепла для обогрева жилых домов. К примеру, ранее проектировщики лондонского дата-центра Telehouse West хотели сделать нечто подобное, хотя местные власти и коммунальщики так и не установили распределительные трубопроводы в жилых районах, а сам жилой комплекс, который должен был отапливаться с помощью дата-центра, так и не был построен из-за финансового кризиса. Компания Telus также планирует создать нечто подобное в Ванкувере. Но в обоих вышеназванных проектах предполагалось, что жилье и офисы будут отапливаться с помощью масштабных центров обработки данных. И именно поэтому задумка специалистов Qarnot Computing и AoTerra выгодно отличается от проектов, предложенных коллегами немецких и французских инженеров. Ведь немцы и французы для отопления жилья предлагают применять не крупные дата-центры а небольшие серверы.
