Como a água quente pode resfriar um supercomputador?

Se você pensar bem, a engenharia da computação sempre se concentrou em diminuir o tamanho e as preocupações com o calor tanto quanto no aumento do poder de computação. Isso é verdade se você está falando sobre um laptop, um grande mainframe ou até mesmo seu tablet , mas saltos reais em utilidade, tecnologia verde e restrições de tamanho são ainda mais importantes na escala de supercomputação do que com as coisas que usamos todos os dias.

Em julho de 2012, engenheiros do Leibniz Supercomputing Center (Leibniz-Rechenzentrum, ou LRZ, em alemão) estrearam seu novo supercomputador SuperMUC, que usa servidores refrigerados a água para atingir níveis de desempenho de até três petaflops, ou basicamente o trabalho de mais de 110.000 computadores pessoais. Embora o sistema de gerenciamento de calor do SuperMUC - que fica no topo do mainframe, transportando água através de microcanais no próprio hardware - seja chamado de resfriamento de "água quente", é um nome impróprio.

O sistema foi inspirado na maneira como o sangue e a água se movem em nossos corpos e mantém a máquina a cerca de 45 graus Celsius (113 graus Fahrenheit). A razão pela qual os engenheiros enfatizam o aspecto de água quente deste sistema - que melhora o desempenho enquanto reduz o sistema em 10 vezes e usa 40% menos energia - é enfatizar a diferença do resfriamento a ar padrão e a maneira como geralmente pensamos em refrigerantes fluidos [fontes: Clancy , IBM Labs ].

Mas o que exatamente essa água está fazendo e por que o design é tão inovador?

A maioria dos computadores pessoais e comerciais usa ventiladores e slots abertos para circular o ar à temperatura ambiente pela máquina, mantendo seus circuitos e peças móveis resfriados. Ar super-resfriado e refrigeração de baixa temperatura é uma maneira comum de evitar o superaquecimento de mainframes maiores, mas esses métodos consomem uma tonelada de energia. (Normalmente, cerca de metade da energia que usamos em execução de computadores é realmente usada para resfriá-los.) O próximo nível, o resfriamento a água, segue a sugestão de séculos do paradigma do motor de combustão: as partes móveis criam energia cinética e a água fria remove o excesso temperatura.

Mas o sistema de resfriamento de "água quente" que permitiu ao SuperMUC quebrar as barreiras da supercomputação é algo completamente diferente. O laboratório LRZ, com sede na Alemanha, é muito ecologicamente consciente e incorporou soluções verdes em seus projetos há anos. A água que resfria a tecnologia nos "microcanais" proprietários do sistema de resfriamento é conduzida para longe das máquinas, levando o calor com ela para uma troca na qual é usada no aquecimento das áreas ocupadas por humanos do edifício. (Aliás, isso economiza mais de 1 milhão de euros - cerca de US$ 1,27 milhão - a cada ano em custos de aquecimento.)

A água, tendo perdido parte de seu calor, é então bombeada de volta para os processadores, fazendo contato direto com eles e retirando o calor à medida que passa na próxima rodada. Herbert Huber, do LRZ, chama isso de "uma tecnologia de resfriamento completamente diferente" que permite que eles usem seus supercomputadores o ano todo "... sem nenhum resfriador, sem nenhum compressor" [fonte: IBM Labs ]. Quão melhor é este novo conceito? É 4 mil vezes mais eficiente que o resfriamento a ar.

Mas este é apenas o começo. A IBM, pioneira na tecnologia usada pelo SuperMUC, diz que levará apenas cinco anos para uma redução de tamanho por outro fator de 10, e cinco anos depois para o próximo, e assim por diante, para uma redução de um milhão de vezes do tamanho do SuperMUC -- pequeno o suficiente para uso em um PC pessoal [fonte: IBM Labs ].

Nota do autor

Para mim, a parte mais interessante de aprender sobre o aqui e agora da supercomputaçãoestava vendo como os cientistas estão abordando as questões ecológicas - resfriamento, área de cobertura de mainframe, etc. - enquanto continuam a elevar o nível do que nossos computadores e redes podem fazer. Foi emocionante ouvir sobre este último desenvolvimento nesse sentido. Há algo na interseção de soluções de baixa e alta tecnologia que realmente faz meu coração acelerar. Acho que porque não vejo razão para não desenvolvermos uma perspectiva que incorpore ambos - uma visão da "natureza" e do que é "natural" que inclui iPods e medicamentos homeopáticos, bem como sequoias da Califórnia e espaços verdes urbanos. Estamos tão separados da natureza e uns dos outros quanto nossa língua e herança nos permitem estar.

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