Bajo el mar, Microsoft prueba un centro de datos que es rápido de desplegar y que podría brindar conectividad a internet por años

Por: John Roach, News Center Corp.

Microsoft aprovecha la tecnología de los submarinos y trabaja con pioneros en energía marina para la segunda fase de su ambicioso proyecto para desarrollar centros de datos submarinos autosuficientes que puedan entregar servicios en la nube a las ciudades costeras a rápida velocidad. Un prototipo experimental del tamaño de un contenedor de carga procesa cargas de trabajo en el piso marino cerca de las Islas Orkney de Escocia, anunció Microsoft.

El despliegue del centro de datos de las Islas del Norte en el Centro Europeo de Energía Marina marca un hito en el Proyecto Natick de Microsoft, un esfuerzo de investigación de años para profundizar en la fabricación y operación de unidades de centros de datos pre-empaquetadas que sean sustentables para el medio ambiente y que puedan ser ordenadas por tamaño, desplegadas de manera rápida y puedan ser dejadas para operar en la oscuridad del piso marino por años.

“Es un increíble tipo de demandas por hacer”, comentó Peter Lee, vicepresidente corporativo de Microsoft IA e Investigación, quien lidera el grupo Nuevas Experiencias y Tecnologías, conocido como NExT. “Natick trata de llegar a ese punto”.

El grupo de Lee persigue lo que Satya Nadella, CEO de Microsoft ha llamado “proyectos ambiciosos relevantes” con el potencial de transformar el núcleo del negocio de Microsoft y la industria de tecnologías de la computación. El Proyecto Natick es una idea fuera de lo establecido para satisfacer el crecimiento exponencial en la demanda por infraestructura de cómputo en la nube cerca de centros de población.

Más de la mitad de la población mundial vive a unos 193 kilómetros de la costa. Al colocar los centros de datos en cuerpos de agua cercanos a las ciudades costeras, los datos tendrían una menor distancia por recorrer para alcanzar a las comunidades costeras, lo que llevaría a una navegación web, transmisión de video y juegos en línea, más rápidos y fluidos, así como a experiencias auténticas para las tecnologías impulsadas por la IA.

“En la actualidad, para poder en verdad entregar la IA, dependemos en gran medida de la nube”, comentó Lee. “Si podemos estar a un salto de internet de todos, entonces esto no sólo beneficiará a nuestros productos, también a los productos que sirven nuestros clientes”.

De Francia a Escocia

El centro de datos de 40 pies de largo del Proyecto Natick en las Islas del Norte está cargado con 12 racks que contienen un total de 864 servidores y está asociado con una infraestructura de sistema de enfriamiento. El centro de datos fue ensamblado y probado en Francia y luego transportado en un camión de cama plana a Escocia donde fue integrado a una base triangular llena de lastres para su despliegue en el piso marino.

Durante el día del despliegue, el viento estaba calmado, al igual que el mar, que estaba cubierto por una delgada capa de niebla. “Para nosotros fue el clima perfecto”, comentó Ben Cutler, gerente de proyecto en el grupo de proyectos especiales dentro de la organización de investigación de Microsoft que lidera al equipo del Proyecto Natick.

El centro de datos fue remolcado al mar y sumergido de manera parcial para después ser acunado por tornos y grúas entre los pontones de una barcaza grúa tipo catamarán. En el sitio del despliegue, un vehículo operado de manera remota extrajo del suelo marino un cable que contenía la fibra óptica y los cables de energía y lo llevó a la superficie donde fue revisado y conectado al centro de datos, para darle energía.

Cutler comentó que hubo respiros de alivio cuando los riesgos fueron eliminados. Justo en ese momento, se desvanecieron los últimos rastros de niebla.

La tarea más compleja del día fue el descenso pie tras pie del centro de datos y del cable de 117 pies hacia el suelo marino. La tripulación utilizó 10 tornos, una grúa, una barcaza y un vehículo operado de manera remota que acompañó al centro de datos en su camino al suelo marino.

“El momento de mayor júbilo del día fue cuando el centro de datos por fin se deslizó debajo de la superficie en su lenta y bien planeada jornada”, mencionó Cutler. Una vez que el centro de datos llegó al suelo marino, los grilletes fueron liberados, los cables de los tornos se arrastraron hacia la superficie y el control operativo de las Islas del Norte pasó a las manos de la estación costera.

Todo lo aprendido durante el despliegue – y las operaciones en el siguiente año y su eventual recuperación – permitirán a los investigadores medir las expectativas contra la realidad de operar centros de datos submarinos en el mundo real.

Impulsado por energía renovable

Las Islas del Norte son un capítulo en la historia continua del Proyecto Natick, uno que trata sobre investigar si es posible utilizar la logística existente de la cadena de suministro para transportar e implementar de manera rápida, centros de datos modulares en todo el mundo, incluso en las partes más complicadas del mar.

“Sabemos que si colocamos algo aquí y sobrevive, estamos listos para hacerlo en cualquier lugar”, mencionó Cutler.

El Centro Europeo de Energía Marina es un sitio de pruebas para turbinas mareomotrices y convertidores de energía del oleaje que generan electricidad a partir del movimiento de las aguas marinas. Las corrientes en ese lugar viajan a nueve millas por hora a intensidad pico y la superficie del mar por lo general presenta olas de 10 pies que pueden llegar hasta los sesenta en condiciones de tormenta.

En la costa, las turbinas de viento emergen de los campos de los agricultores y los paneles solares adornan los techos de casas centenarias, para generar electricidad suficiente para los 10 mil residentes de las islas con energía 100 por ciento renovable. Un cable de la red de la Isla Orkney envía electricidad al centro de datos, que requiere menos de un cuarto de mega watt de poder cuando opera a capacidad completa.

La colocación con energía marina renovable es un paso hacia adelante para cumplir la visión de Microsoft de centros de datos con su propio suplemento de energía sustentable, explicó Christian Belady, gerente general de estrategia y arquitectura de infraestructura de nube en la división de nube y empresa de Microsoft.

Los centros de datos con energía autosuficiente, destacó, podrían ser desplegados en cualquier lugar dentro del alcance de una tubería de datos, lo que llevaría, por ejemplo, a los servicios de nube de Azure a regiones del mundo con electricidad poco confiable, y eliminaría la necesidad de utilizar costosos generadores de respaldo en caso de fallas en la red eléctrica.

“Nuestra visión es ser capaces de implementar cómputo de manera rápida en cualquier lugar del planeta conforme se requiera por parte de nuestros clientes”, comentó Belady, que ha apoyado por mucho tiempo la investigación que explora la unión de centros de datos y generación de energía para simplificar y acelerar la construcción de una infraestructura de cómputo en la nube.

La columna vertebral del internet

Los centros de datos son la columna vertebral de internet, las nubes físicas del cómputo en la nube donde los clientes aprovechan economías a escala para almacenar y procesar datos, entrenar modelos de aprendizaje automático y correr algoritmos de IA de manera rápida.

La demanda por recursos de datos a través de toda la industria de cómputo crece de manera exponencial conforme las corporaciones cambian cada vez más sus redes y necesidades de cómputo a la nube, y los dispositivos inteligentes conectados a internet que van desde teléfono inteligentes a robots cada vez proliferan más.

“Cuando te encuentras en este tipo de curvas de crecimiento exponencial, esto te dice que la mayoría de los centros de datos que vamos a construir aún no han sido construidos”, comentó Cutler, quien resaltó la necesidad de innovar en la carrera por construir lo que se vuelve de manera rápida, una pieza crítica de la infraestructura del siglo XXI.

El concepto del centro de datos submarino fue presentado en un principio en una hoja en blanco preparada para un evento de Microsoft llamado ThinkWeek que impulsa a los empelados a compartir sus ideas fuera de lo ordinario. El grupo de Lee se sintió intrigado. Tan sólo 12 meses después del lanzamiento del Proyecto Natick en julio de 2014, el equipo había desplegado un prototipo de laboratorio en forma de prueba de concepto en las calmadas y poco profundas aguas a las afueras de California.

El tanque prueba de concepto operó por 105 días. Impulsados por los resultados y el potencial impacto que tendría en la industria, el equipo del Proyecto Natick empujó hacia adelante para diseñar, fabricar y probar el módulo a escala completa que fue desplegado en Escocia. Cutler comentó que la versión más reciente fue diseñada para mantenerse en operación sin requerir mantenimiento hasta por cinco años.

Centro de datos y sinergia submarina

La fase 1 del Proyecto Natick mostró que el concepto de un centro de datos submarino es factible; la fase 2 está enfocada en investigar si el concepto es práctico a nivel logístico, ambiental y económico.

En los inicios de la fase 2, el equipo de Microsoft sabía que la fabricación escalable de centros de datos tipo submarino requeriría experiencia externa. Es por eso que Microsoft eligió trabajar con Naval Group, una compañía ubicada en Francia de 400 años de antigüedad con experiencia global en ingeniería, fabricación y mantenimiento de barcos y submarinos de grado militar, así como de tecnologías de energía marina.

El equipo de Microsoft presentó a Naval Group especificaciones generales para el centro de datos submarino y dejó que la compañía llevara el control del diseño y fabricación del tanque desplegado en Escocia.

“De primera vista, pensamos que había una gran brecha entre los centros de datos y los submarinos, pero en realidad tienen muchas sinergias”, comentó Eric Papin, vicepresidente, jefe técnico y director de innovación para Naval Group.

Comentó que los submarinos, son en esencia grandes tanques presurizados que alojan una compleja gestión de datos e infraestructura de procesamiento para entregar manejo y otros sistemas integrados de acuerdo con requerimientos estrictos de electricidad, volumen, peso, balance térmico y enfriamiento.

Tecnología submarina

De hecho, Naval Group adaptó un proceso de intercambio térmico utilizado con frecuencia para enfriar submarinos en el centro de datos submarino. El sistema canaliza agua marina directo a través de los radiadores en la parte trasera de cada uno de los 12 racks de servidores y la regresa al océano. Los descubrimientos de la fase 1 del Proyecto Natick indican que el agua del centro de datos se mezcla y disipa de manera rápida en las corrientes circundantes.

Spencer Fowers, miembro del equipo técnico para el grupo de investigación de proyectos especiales de Microsoft, comentó que una especificación clave de diseño fue que el tanque debía tener casi las mismas dimensiones de un contenedor de cargo estándar utilizado para mover suministros en barcos, trenes y camiones para optimizar la logística existente de la cadena de suministro.

Una vez que el centro de datos fue atornillado y sellado y todos los sistemas fueron revisados en Francia, el equipo cargó el centro de datos en la parte trasera de un camión de 18 ruedas y lo llevó a las Islas Orkney, después de cruzar por ferry. En Escocia, el tanque fue asegurada a la base triangular llena de lastres y enviado al mar para su despliegue desde una barcaza grúa.

“Como cualquier auto nuevo, vamos a probar los neumáticos y a correr el motor a diferentes velocidades para asegurar que todo funciona a la perfección”, mencionó Fowers. “Luego, cuando estemos listos para arrancar, vamos a tomar a uno o dos de nuestros clientes y les daremos las llaves para dejarles comenzar a implementar trabajos en nuestros sistema”.

Investigación aplicada

El equipo del Proyecto Natick pasará los siguientes 12 meses en labores de monitoreo y registro del desempeño del centro de datos, y mantendrá datos de todo, desde consumo de energía y niveles internos de humedad a niveles de temperatura y sonido.

La parte profunda de los océanos del mundo es fría de manera consistente, lo que ofrece un acceso gratuito y listo para utilizar a enfriamiento, que es uno de los costos más grandes para los centros de datos ubicados en tierra. Los centros de datos submarinos también podrían server como arrendatarios ancla para energía marina renovable como granjas eólicas marítimas o bancos de turbinas de marea, lo que permitiría a las dos industrias evolucionar en fila.

Por ahora, el Proyecto Natick es un proyecto de investigación aplicada, enfocado en determinar la viabilidad económica de operar centros de datos marítimos en contenedores cerca de grandes centros de población para brindar cómputo en la nube para un mundo que cada vez depende más de la conectividad a internet.

“Cuando vas tras un proyecto muy ambicioso, tal vez no lo logres”, comentó Lee. “Es genial si lo consigues, pero, sin importar que lo logres o no, aprendes mucho y hay giros inesperados en el camino. En algún punto puedes descubrir el Velcro. Esto es lo que pasa en este caso. Aprendemos sobre fallas de discos, diseño de racks, acerca de la ingeniería mecánica de los sistemas de enfriamiento y todo esto servirá como retroalimentación para nuestros centros de datos normales”.

Foto principal: El centro de datos de las Islas del Norte del Proyecto Natick alcanza una inmersión total mientras desciende 117 pies al piso marino lejos de la costa de las Islas Orkney en Escocia. El Proyecto Natick de Microsoft es un esfuerzo de años para investigar la fabricación y la operación sustentable para el medio ambiente de unidades de centros de datos pre-empaquetadas que pueden ser ordenadas por tamaño, desplegadas de manera rápida y dejadas para operar desde el suelo marino por años. Foto cortesía de Microsoft.

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