ابتکار جدید گوگل، ساخت دیتاسنتر از مادربرد ۲۰۰۰ گوشی برای محاسبات ابری
در حالی که صنعت فناوری آماده میشود تا میلیاردها دلار صرف خرید سختافزارهای جدید برای پردازش هوش مصنوعی کند، سالانه میلیاردها گوشی هوشمند با پردازندههای کاملاً سالم و قدرتمند به زبالهدان تاریخ میپیوندند. شرکت گوگل با همکاری پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در سندیگو (UCSD)، پروژهای انقلابی به نام «خوشهبندی محاسباتی گوشیها» (Phone Cluster Computing) را کلید زده است که این دو واقعیت متناقض را به هم پیوند میدهد.
تینا مزدکی_هر ساله میلیاردها تلفن همراه در سراسر جهان دور انداخته میشوند که بسیاری از آنها مجهز به پردازندههایی کاملاً قابل استفاده و سالم هستند. همزمان، صنعت فناوری در حال آمادهسازی برای هزینهکرد میلیاردها دلار جهت خرید سختافزارهای محاسباتی جدید هوش مصنوعی است که هزینههای زیستمحیطی سنگینی به همراه دارد. گوگل با همکاری محققان دانشگاه کالیفرنیا در سندیگو، در حال توسعه روشی برای پل زدن میان این دو واقعیت است؛ آن هم از طریق ساخت سروری از پردازندههای بازیافتی گوشیها، تا به این ترتیب هم به مشکل پسماندها رسیدگی کند و هم محاسباتی با آلایندگی کربنی پایین ارائه دهد.
این ایده «خوشهبندی محاسباتی گوشیها» نامیده میشود. محققان به جای اینکه با گوشیهای هوشمند قدیمی مانند گجتهای مصرفی مرده رفتار کنند، آنها را تا رسیدن به بخشهایی که هنوز برای محاسبات اهمیت دارند، اوراق میکنند. این بخش همان مادربرد است که حاوی پردازنده، حافظه رم و فضای ذخیرهسازی است.
نمایشگر، باتری، بدنه، دوربینها و سایر بخشهای مخصوص تلفن همراه حذف میشوند. سپس این بوردها در خوشههایی جمعآوری شده و دوباره به عنوان یک پلتفرم محاسباتی با اهداف عمومی به کار گرفته میشوند. گوگل و دانشگاه کالیفرنیا در سندیگو این تئوری را با یک دیتاسنتر ساختهشده از ۲۰۰۰ گوشی هوشمند پیکسل به متن آزمایش میگذارند که انتظار میرود در پاییز ۲۰۲۶ راهاندازی شود.
شکوفایی هوش مصنوعی در حال ایجاد یک جهش نمایی بیسابقه در تقاضا برای توان محاسباتی است. تراشههای پردازش و حافظه، سختافزارهایی هستند که این توان را تأمین میکنند و پیشبینی میشود صنعت هوش مصنوعی در سال جاری بیش از ۱ تریلیون دلار صرف زیرساختهای هوش مصنوعی کند. در سوی دیگر ماجرا، ساخت نیمهرساناها یکی از پیچیدهترین و انرژیبرترین فرآیندهای صنعتی در جهان است و پیشبینی میشود میزان آلایندگی آن تا سال ۲۰۳۰ به ۲۷۷ میلیون تن متریک دیاکسید کربن همارز برسد.
از طرفی دیگر، میلیاردها گوشی در حالی سر از زبالهدانها درمیآورند که قطعات پردازشی آنها هنوز دستنخورده و سالم است. طبق اعلام انجمن WEEE، تنها در سال ۲۰۲۲ بیش از ۵ میلیارد گوشی دور انداخته شده است. اگر میانگین توان پردازشی مداوم سیستم روی چیپ (SoC) را ۳.۲ وات به ازای هر گوشی در نظر بگیریم (ما محاسباتش را انجام دادهایم)، و از تراشههای پرچمدار گوشی که عمدتاً قبل و حدود سال ۲۰۲۲ تولید شدهاند استفاده کنیم و آمار ۵ میلیاردی سال ۲۰۲۲ را اعمال کنیم، به ظرفیت محاسباتی تخمینی ۱۶ گیگاوات در زبالهها میرسیم.
حتی اگر تنها نیمی از این گوشیها دارای پردازندههای سالم باشند، باز هم این رقم ۸ گیگاوات خواهد بود. برای درک بهتر این موضوع، جالب است بدانید که یکی از بزرگترین پروژههای دیتاسنتری چندتسهیلاتی برنامهریزیشده در جهان، یعنی پروژه Meta Hyperion، هدفی در حدود ۵ گیگاوات ظرفیت را دنبال میکند.
اما صنعت فناوری قرار است ثروتی را صرف تراشههای جدید کند تا توان پردازشی ایجاد کند و در این فرآیند میلیونها تن کربن منتشر کند، در حالی که همزمان توان پردازشی موجود و در دسترس را دور میریزد. البته، ارقام پردازش دورریختهشده همگی تخمینهای تئوریک هستند و واقعیتها بسیار پیچیدهتر و ظریفترند. با این حال، اگر تنها راهی برای بازیافت بخشی از آن توان پردازشی وجود داشت، ردپای کربنی محاسبات به شکل معناداری کوچک میشد.
اما گوگل و دانشگاه کالیفرنیا در سندیگو راهکاری ارائه دادهاند که دقیقا «کربن تجسمیافته» (Embodied Carbon) را هدف قرار میدهد؛ یعنی گازهای آلایندهای که قبل از روشن شدن سختافزار، در آن جا خوش کردهاند و شامل تمام انرژی و گازهای فرآیندی مصرفشده در طول ساخت آن میشوند. این پروژه با بهکارگیری مجدد پردازندهای که پیش از این بدهی کربنی تجسمیافته خود را پرداخت کرده است، هدفش ارائه توان محاسباتی در حد یک سرور، بدون تحمیل آسیبهای زیستمحیطی ساخت یک سرور جدید است.
چگونه از گوشیهای قدیمی به محاسبات در سطح سرور میرسیم؟
هرچه باشد، شما نمیتوانید فقط دستهای از گوشیهای دستنخورده را به یک رک پیچ کنید و نام آن را سرور بگذارید. ابتدا، هر گوشی تا حد مادربرد به تنهایی تجزیه میشود؛ یعنی بخشی که عملکرد اصلی محاسباتی را در خود جای داده است. جالب اینجاست که مادربرد به تنهایی حدود ۴۰ درصد از کربن تجسمیافته یک گوشی را شامل میشود. اگرچه حذف صفحه نمایش و باتری به این معنی است که بخشی از کربن تجسمیافته همچنان هدر میرود، اما نجات دادن بورد همچنان یک برد بزرگ برای اقتصاد به شمار میرود.
گام بعدی تغییرات نرمافزاری است. سیستمعامل اندروید از قبل بر پایه لینوکس است، اما محیط کاربریِ موبایلمحور آن برای دستگاههای مصرفی ساخته شده است، نه برای حجمهای کاری ابری. برای حل این مشکل، محققان آن را با یک توزیع لینوکس عمومی جایگزین میکنند که به آنها محیطی برنامهپذیرتر میدهد و اجازه میدهد این خوشه بیشتر شبیه به زیرساختهای محاسباتی متعارف رفتار کند. بهروزرسانی سیستمعامل همچنین برخی از لایههای امنیتی و حفاظتی را که در یک گوشی شخصی ضروری اما در ابرها غیرضروری هستند، حذف میکند. نتیجه این کار مادربردی است که اساساً یک سرور لینوکس کوچک و کارآمد است.
چگونه یک گوشی میتواند محاسبات ابری انجام دهد؟
پاسخ این است که توجیه فنی این طرح قویتر از آن چیزی است که فکرش را میکنید. گوگل میگوید عملکرد تکهستهای (Single-threaded) هستههای مدرن گوشیهای هوشمند میتواند همتراز یا حتی بهتر از عملکرد هر هسته در سرورهای چندتستهای مدرن باشد. در مقایسه انجامشده توسط این شرکت، یک گوشی پیکسل فولد مدل ۲۰۲۳ با استفاده از بنچمارکهای SPEC در برابر یک سرور ASUS RS720A-E11 تست شد و هستههای بزرگ پیکسل در چندین مورد، هسته سرور دیتاسنتر شاخص را شکست دادند.
البته این به معنای آن نیست که یک گوشی معادل یک سرور است. یک سرور واقعی دارای هستههای بسیار بیشتر، حافظه بسیار بزرگتر، پهنای باند بالاتر، ورودی/خروجی (I/O) بهتر، مدیریت در سطح سازمانی و سختافزاری است که برای کارکرد مداوم در دیتاسنتر طراحی شده است. در مقابل، یک گوشی هوشمند دارای مشتی هسته ناهمگون و معمولاً چیزی حدود ۸ تا ۱۲ گیگابایت حافظه رم است. ترفند کار این است که حجمهای کاری (Workloads) متناسب با این محدودیتها پیدا شوند یا بتوان آنها را به طور تمیز بین بسیاری از گرههای کوچک تقسیم کرد.
هدف اولیه دانشگاه کالیفرنیا در سندیگو، محاسبات آموزشی و پژوهشی است. به گفته گوگل، یک خوشه متوسط متشکل از ۲۰ گوشی میتواند از اوج نرخ ارسال تسکها برای یک کلاس با بیش از ۷۵ دانشجو پشتیبانی کند، در حالی که تاخیر تصحیح و نمرهدهی آن کمتر از بکاند پیشفرض سرویسهای ابری آمازون (AWS) است. با مقیاسگذاری این طرح به ۲۰۰۰ گوشی که هدف پاییز ۲۰۲۶ گوگل است، این دانشگاه انتظار دارد بتواند از حدود ۱۰۰ کلاس به طور همزمان پشتیبانی کند. گوگل این استقرار نهایی را معادل حدود ۵۰ سرور واقعی اما با کسر کوچکی از هزینههای معمول توصیف میکند.
این پروژه هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد و گرههای شناختهشده و ناشناخته زیادی وجود دارند که باید برطرف شوند. «قابلیت اطمینان» (Reliability) یکی از مجهولات بزرگ است. گوشیهای مصرفی هرگز برای این ساخته نشدهاند که با حداکثر توان، به صورت شبانهروزی و برای سالها مداوم کار کنند. این پروژه صراحتاً قرار است به عنوان یک بستر آزمایشی برای محاسبات مبتنی بر گوشیهای هوشمند در مقیاس بزرگ عمل کند و بررسی کند که سختافزار سطح مصرفکننده چگونه زیر بار استفاده مداوم دوام میآورد. هنوز هیچکس نرخ خرابی یک رک از مادربردهای تغییرکاربرییافته گوشی را که دائماً در حال پردازش سنگین هستند نمیداند، اما کشف این موضوع بخشی از این آزمایش است.
علاوه بر این، دغدغه زحمت تفکیک و اوراق کردن ایمن گوشیها در حجم بالا، خارج کردن باتریها و سایر قطعاتی که برای این محیط درجهبندی نشدهاند، و این سوال که آیا کل این زنجیره تأمین میتواند به اندازه کافی اقتصادی شود تا فراتر از یک نمایش پژوهشی گسترش یابد یا خیر همچنان مطرح است. اینها اصطکاکهای کمتر دیدهشدهای هستند که تعیین میکنند آیا این ایده به یک زیرساخت واقعی تبدیل میشود یا خیر.
منبع: Newatlas
۳۲۳
