¿Cómo puede el agua caliente enfriar una supercomputadora?

Si lo piensa, la ingeniería informática siempre se ha centrado en disminuir el tamaño y las preocupaciones por el calor tanto como en aumentar la potencia informática. Eso es cierto ya sea que esté hablando de una computadora portátil, un mainframe masivo o incluso su tableta , pero los saltos reales en la utilidad, la tecnología ecológica y las limitaciones de tamaño son aún más importantes en la escala de la supercomputación que con las cosas que usamos todos los días.

En julio de 2012, los ingenieros del Centro de Supercomputación Leibniz (Leibniz-Rechenzentrum, o LRZ, en alemán) debutaron con su nueva supercomputadora SuperMUC, que utiliza servidores refrigerados por agua para alcanzar niveles de rendimiento de hasta tres petaflops, o básicamente el trabajo de más de 110.000 computadoras personales. Si bien el sistema de administración de calor de SuperMUC, que se encuentra en la parte superior de la computadora central y transporta agua a través de microcanales en el hardware mismo, se llama enfriamiento de "agua caliente", es un nombre poco apropiado.

El sistema se inspiró en la forma en que la sangre y el agua se mueven a través de nuestros cuerpos y mantiene la máquina a unos 45 grados Celsius (113 grados Fahrenheit). La razón por la que los ingenieros enfatizan el aspecto del agua caliente de este sistema, que mejora el rendimiento mientras reduce el sistema 10 veces y usa un 40 por ciento menos de energía, es para enfatizar la diferencia con el enfriamiento por aire estándar y la forma en que generalmente pensamos en los refrigerantes líquidos. [fuentes: Clancy , IBM Labs ].

Pero, ¿qué hace exactamente esa agua y por qué el diseño es tan innovador?

La mayoría de las computadoras personales y comerciales usan ventiladores y ranuras abiertas para hacer circular aire a temperatura ambiente a través de la máquina, manteniendo fríos sus circuitos y piezas móviles. El aire sobreenfriado y la refrigeración a baja temperatura son una forma común de evitar que los mainframes más grandes se sobrecalienten, pero esos métodos consumen una tonelada de energía. (Normalmente, aproximadamente la mitad de la energía que usamos en las computadoras en funcionamiento se usa para enfriarlas). El siguiente nivel, el enfriamiento por agua, se inspira en siglos del paradigma del motor de combustión: las partes móviles crean energía cinética y el agua fría elimina el exceso. temperatura.

Pero el sistema de enfriamiento de "agua caliente" que permitió al SuperMUC romper las barreras de la supercomputación es algo completamente diferente. El laboratorio LRZ con sede en Alemania es muy consciente del medio ambiente y ha incorporado soluciones ecológicas en sus diseños durante años. El agua que enfría la tecnología en los "microcanales" patentados del sistema de enfriamiento se aleja de las máquinas y lleva el calor a un intercambio en el que se usa para calentar las áreas del edificio ocupadas por humanos. (Dicho sea de paso, esto ahorra más de 1 millón de euros, alrededor de $1,27 millones, cada año en costos de calefacción).

El agua, que ha soltado parte de su calor, se bombea de vuelta a los procesadores, haciendo contacto directo con ellos y extrayendo el calor a medida que pasa en su siguiente ronda. Herbert Huber de LRZ lo llama "una tecnología de enfriamiento completamente diferente" que les permite usar sus supercomputadoras todo el año "... sin ningún enfriador, sin ningún compresor" [fuente: IBM Labs ]. ¿Cuánto mejor es este nuevo concepto? Es 4 mil veces más eficiente que la refrigeración por aire.

Pero esto es sólo el comienzo. IBM, que fue pionera en la tecnología utilizada por SuperMUC, dice que solo tomará cinco años para una reducción de tamaño por otro factor de 10, y cinco años después de eso para el siguiente, y así sucesivamente, hasta una reducción de un millón de veces. del tamaño de SuperMUC, lo suficientemente pequeño para usar en una PC personal [fuente: IBM Labs ].

Nota del autor

Para mí, lo más interesante de aprender sobre el aquí y ahora de la supercomputaciónestaba viendo cómo los científicos están abordando los problemas ecológicos (refrigeración, huella de mainframe, etc.) mientras continúan elevando el nivel de lo que pueden hacer nuestras computadoras y redes. Fue emocionante escuchar sobre este último desarrollo en ese sentido. Hay algo en la intersección de soluciones de baja y alta tecnología que realmente me acelera el corazón. Supongo que porque no veo ninguna razón por la que no debamos desarrollar una perspectiva que los incorpore a ambos: una visión de la "naturaleza" y lo que es "natural" que incluye iPods y medicamentos homeopáticos, así como secoyas de California y espacios verdes urbanos. Estamos tan separados de la naturaleza y unos de otros como nuestro idioma y herencia nos lo permitan.

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