Las computadoras y el agua no se mezclan bien, cualquiera que alguna vez haya tirado un vaso sobre una computadora portátil lo sabe. Sin embargo, el agua avanza en los centros de datos, hasta las computadoras. La refrigeración es crucial para los centros de datos, donde los componentes electrónicos cada vez más compactos tienen cada vez más poder de cómputo, por lo que cada vez hay más calor en un área pequeña. El agua que fluye se enfría mejor que el aire de un ventilador. Ahorra energía y dinero.
Una de las computadoras más poderosas de los Países Bajos se encuentra en un centro de datos en el Parque Científico de Ámsterdam: Snellius, la supercomputadora nacional, que lleva el nombre del matemático Willebrord Snel van Royen. Snellius es una propiedad común, todos los científicos de los Países Bajos pueden reservar tiempo de computación.
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“Alguna ciencia solo se puede hacer con un poder de cómputo excepcional. Piense en la genética o la ciencia del clima, donde se utilizan modelos extensos”, dice Valeriu Codreanu, jefe de computación de alto rendimiento en SURF, la organización de colaboración de TIC para la educación y la investigación en los Países Bajos. “Para computadoras: superar es superar: el que mejor haga las matemáticas gana. Es por eso que las computadoras poderosas son cruciales para los investigadores”.
La computadora es ‘súper’ porque muchos servidores, ahora alrededor de 600 piezas, están conectados entre sí y pueden comunicarse a la velocidad del rayo. Snellius, que se inauguró festivamente el año pasado, será una de las 100 computadoras más poderosas del mundo cuando funcione a plena capacidad a fines de 2023. Ahora ocupa casi un pasillo completo, se distribuye en 25 gabinetes (racks) y tiene 6,1 petaflops por segundo de potencia informática. “Significa que la computadora puede hacer más de seis millones de billones de cálculos por segundo”, dice Codreanu. Hay dos expansiones previstas, será de 21 petaflop por segundo.
sonido ensordecedor
Es lógico que las supercomputadoras en particular usen la tecnología de enfriamiento más moderna. “Bajo nuestros pies yace un sistema de tuberías. Es un sistema cerrado, con ramificaciones a cada estante”, dice Walter Lioen, jefe de servicios de investigación de SURF, mientras abre uno de los gabinetes. Snellius combina diferentes tipos de refrigeración por agua. “Los racks con CPU, el tipo de procesador más utilizado, se enfrían con agua en la puerta trasera, como el radiador de un coche. Esta es una tecnología que también se usó en una supercomputadora anterior y ahora es común en los centros de datos”. Los ventiladores siguen funcionando dentro de los sistemas, que juntos producen un ruido ensordecedor.
El rack de GPU: procesadores gráficos para aprendizaje automático son muy adecuados: tiene refrigeración directa por agua de última generación: los tubos de cobre zigzaguean a través del sistema, cerca de las distintas partes de las placas de circuito impreso. “Este rack de GPU también es lo último de nuestro proveedor Lenovo”, dice Lioen. “Esta refrigeración directa por agua aún no estaba disponible para los racks con CPU, pero estará disponible para los nuevos racks que llegarán a finales de este año”.
Los centros de datos consumen energía, solo el rack con GPU de Snellius consume 70 kilovatios a plena capacidad: una computadora portátil promedio requiere alrededor de 70 vatios. El consumo de energía ha hecho que los centros de datos sean controvertidos en los últimos años. Un nuevo centro de datos ya no puede simplemente conectarse a la red eléctrica, porque hay muy poca capacidad disponible. A veces también consumen mucha energía generada de forma sostenible, que luego no está disponible para hacer que el resto de los Países Bajos sea más sostenible. Por lo tanto, la llegada de los centros de datos más grandes, las ‘hiperscalas’, se recibe con especial escepticismo.
La séptima generación
“Si necesita mucha potencia informática, no puede evitar usar mucha energía”, dice Lioen. “Aún así, las ganancias en eficiencia que están logrando computadoras como estas son impresionantes. Esta es la supercomputadora científica de séptima generación en los Países Bajos. Con cada generación hay 10 veces más poder de cómputo, pero el consumo de energía sigue siendo casi el mismo”.
El consumo de energía está fuertemente relacionado con la refrigeración. Durante mucho tiempo, los centros de datos solo se enfriaban con aire. Desde grandes aires acondicionados en los pasillos hasta pequeños ventiladores en los propios sistemas. El aire es seguro, pero aumenta enormemente el consumo de energía. El agua puede almacenar cuatro veces más calor por kilo que el aire. “Como regla general, se puede decir que, además de la energía para hacer funcionar el sistema, se necesita un 60 % de energía adicional para la refrigeración si se refrigera con aire”, dice Lioen. «Si refrescas con agua fría, eso es un 40 por ciento extra, con agua tibia como la que usamos aquí, solo un 20 por ciento».
El riesgo no es completamente cero, siempre se puede romper algo
walter león Jefe de departamento
A los 22 grados el agua entra en Snellius, calentada a unos 32 grados vuelve a salir. “Con el enfriamiento con agua fría, aún se pierde energía al enfriar el agua, aquí eso sucede casi gratis porque la temperatura exterior casi siempre es inferior a 30 grados”, dice Lioen. “Todavía necesita energía para bombear el agua”. Otros edificios del Parque de las Ciencias se calientan con el calor residual.
El agua suena como una excelente solución. Aún así, una filtración sería una broma cara: Snellius cuesta 20 millones de euros. «El riesgo no es completamente cero, siempre se puede romper algo», dice Lioen. “Pero esta es realmente una historia diferente a la refrigeración por agua en la que las personas a veces juegan con mangueras de goma en sus computadoras en casa. Aquí pasa por tuberías de cobre y todas las conexiones tienen especial sin goteo-tecnología.»
¿Avanzará más el agua? “Ya hay sistemas que están completamente sumergidos, en cuyo caso las computadoras están ubicadas en una especie de acuario con refrigerante especial”, dice Lioen. “El equipo está, por supuesto, bien sellado, pero todavía me parece una gran molestia para el mantenimiento. Realmente no creo en eso todavía, pero quién sabe».