Microsoft descubre que los centros de datos submarinos son confiables, prácticos y utilizan energía sustentable
A inicios de este verano, especialistas marinos retiraron del fondo marino de las Islas Orkney de Escocia un centro de datos del tamaño de un contenedor de transporte marino, cubierto de algas, percebes y anémonas de mar.
Esta recuperación arrancó la fase final de un esfuerzo de años, que demostró que el concepto de los centros de datos submarinos es factible, así como práctico a nivel logístico, ambiental y económico.
El equipo Project Natick, de Microsoft, desplegó el centro de datos de las Islas del Norte a 117 pies de profundidad en el fondo marino, en la primavera de 2018. Durante los siguientes dos años, los miembros del equipo probaron y monitorearon el desempeño y confiabilidad de los servidores del centro de datos.
El equipo tenía la hipótesis de que un contenedor sellado, en el fondo del océano, podía brindar maneras de mejorar la confiabilidad general de los centros de datos. En tierra, la corrosión por parte del oxígeno y la humedad, las fluctuaciones y baches de temperatura, así como las sacudidas por parte de las personas que reemplazan componentes rotos, son todas variables que pueden contribuir a las fallas del equipo.
El despliegue en las Islas del Norte confirmó sus hipótesis, que podrían tener implicaciones para los centros de datos en tierra.
Las lecciones aprendidas a partir de Project Natick también informan a la estrategia de sustentabilidad de centro de datos de Microsoft alrededor de la energía, el desperdicio y el agua, comentó Ben Cutler, gerente de proyecto en el grupo de investigación de Proyectos Especiales de Microsoft, que lidera a Project Natick.
Y añade que la probada confiabilidad de los centros de datos bajo el agua ha generado discusiones con un equipo de Microsoft en Azure que busca atender a los clientes que necesitan desplegar y operar centros de datos tácticos y críticos en cualquier parte del mundo.
“Poblamos al mundo con dispositivos de entorno, grandes y pequeños”, comentó William Chappel, vicepresidente de sistemas de misión para Azure. “Aprender cómo hacer que los centros de datos tengan la suficiente confiabilidad para no necesitar el toque humano, es un sueño que tenemos”.
Prueba de concepto
El concepto de centro de datos submarino apareció en escena en Microsoft en 2014, durante ThinkWeek, un evento que reúne a los empleados para compartir ideas creativas e innovadoras. El concepto fue considerado una manera potencial de brindar servicios de nube ultrarrápidos a las poblaciones costeras y ahorrar energía.
Más de la mitad de la población mundial vive a 120 millas de la costa. Al poner los centros de datos submarinos cerca de las ciudades costeras, los datos tendrían una distancia más corta para viajar, lo que lleva a una navegación web, transmisión de video y juegos, más rápidos y fluidos.
El subsuelo del mar, que es frío de manera consistente, también permite diseños de centros de datos de bajo consumo de energía. Por ejemplo, pueden aprovechar tuberías de intercambio de calor, como las que se encuentran en los submarinos.
El equipo de Project Natick de Microsoft probó que el concepto de centro de datos submarino era factible durante un despliegue de 105 días en el Océano Pacífico en 2015. La Fase II del proyecto incluyó la contratación de especialistas marinos en logística, construcción naval y energía renovable, para mostrar que el concepto también es práctico.
“Ahora estamos en el punto de tratar de aprovechar lo que hemos hecho, en lugar de sentir la necesidad de ir y probar un poco más”, comentó Cutler. “Hemos hecho lo que necesitábamos hacer. Natick es un elemento clave para que la compañía lo use si es apropiado”.
Algas, percebes y anémonas marinas
El centro de datos submarino de las Islas del Norte fue fabricado por Naval Group y su subsidiaria Naval Energies, expertos en defensa naval y energía marina renovable. Green Marine, una firma ubicada en la Isla Orkney, apoyó a Naval Group y Microsoft en el despliegue, mantenimiento, monitoreo y retirada del centro de datos, que el equipo de Proyectos Especiales de Microsoft operó por dos años.
El centro de datos submarino de las Islas del Norte fue desplegado en el Centro Europeo de Energía Marina, un sitio de prueba para turbinas de marea y convertidores de energía de onda. Las corrientes de marea allí viajan a 9 millas por hora a intensidad máxima y la superficie del mar se extiende con olas que alcanzan más de 60 pies en condiciones de tormenta.
El despliegue y retirada del centro de datos submarino de las Islas del Norte requirió de mares con una calma atípica y de una danza coreografiada de robots y cabestrantes que se desarrollaba entre los pontones de una barca con grúa. El procedimiento tomó un día completo en cada extremo.
El blanco del centro de datos submarino de las Islas del Norte brillaba cuando se desplegó. Dos años bajo el agua dieron tiempo para que se formara una delgada capa de algas y percebes, y para que crecieran anémonas marinas del tamaño de un melón en los rincones protegidos de su base llena de lastre.
“Nos sorprendió bastante lo limpio que estaba”, comentó Spencer Fowers, miembro principal del equipo técnico del grupo de investigación de Proyectos Especiales de Microsoft. “No tenía mucho crecimiento marino endurecido; en su mayoría era escoria marina”.
Limpieza a fondo y recolección de datos
Una vez que fue retirado del fondo marino y previo a ser transportado hacia las Islas Orkney, el equipo de Green Marine limpió a profundidad el tubo de metal hermético que encerraba a los 864 servidores de las Islas del Norte y a su infraestructura relacionada de sistema de enfriamiento.
Luego, los investigadores insertaron tubos de prueba a través de una válvula en la parte superior del contenedor para recolectar muestras para ser analizadas en las oficinas centrales de Microsoft, en Redmond, Washington.
“Lo dejamos lleno de nitrógeno seco, por lo que el entorno es bastante benigno ahí dentro”, comentó Fowers.
Y añadió que la pregunta es cómo los gases que de manera normal son liberados por los cables y otro equipo, podrían haber alterado el entorno de operación para las computadoras.
El centro de datos, limpio y con muestras de aire, fue cargado en un camión, y dirigido a las instalaciones de Nigg Energy Park de Global Energy Group en el norte de Escocia. Ahí, Naval Group retiró la tapa en un extremo y sacó los racks de servidores, mientras Fowers y su equipo desarrollaron revisiones de salud y recolectaron componentes para ser enviados para análisis en Redmond.
Entre los componentes retirados y enviados a Redmond, hay un puñado de servidores fallidos y sus cables relacionados. Los investigadores piensan que este hardware les ayudará a entender por qué los servidores en el centro de datos submarino son ocho veces más confiables que aquellos en tierra.
“Pensamos, ‘Oye, esto se ve bastante bien’”, comentó Fowers. “Tenemos que descubrir qué es lo que nos da este beneficio”.
El equipo tiene la hipótesis que la atmósfera de nitrógeno, que es menos corrosiva que el oxígeno, y la ausencia de personas para golpear y sacudir componentes, son las principales razones para esa diferencia. Si el análisis prueba que esto es correcto, el equipo podría trasladar los hallazgos a los centros de datos en tierra.
“Nuestra tasa de falla en el agua es una octava parte de lo que se ve en tierra”, mencionó Cutler.
“Tengo un modelo económico que dice que si pierdo tantos servidores por unidad de tiempo, estoy al menos en paridad con la tierra”, comentó. “De manera considerable somos mejores que eso”.
Energía, desperdicio y agua
Otras lecciones aprendidas de Project Natick ya han comenzado a informar las conversaciones sobre cómo hacer que los centros de datos usen energía más sustentable, de acuerdo con los investigadores.
Por ejemplo, el equipo de Project Natick seleccionó las Islas Orkney para el despliegue de las Islas del Norte, en parte debido a que la red eléctrica ahí es suministrada al 100% por el viento y el sol, así como por tecnologías experimentales de energía verde, bajo el desarrollo del Centro Europeo de Energía Marina.
“Hemos podido funcionar bastante bien sobre lo que la mayoría de los centros de datos ubicados en tierra consideran como una red eléctrica poco confiable”, mencionó Fowers. “Tenemos la esperanza de que podamos ver nuestros descubrimientos y decir que tal vez no necesitamos tener tanta infraestructura basada en energía y confiabilidad”.
Cutler ya ha comenzado a pensar en escenarios como co-localización de un centro de datos submarino con una granja eólica marina. Incluso con vientos ligeros, es probable que haya suficiente energía para el centro de datos. Como último recurso, una línea eléctrica desde la costa podría ser incluida con el cableado de fibra óptica necesario para transportar datos.
Otros beneficios relacionados con la sustentabilidad podrían incluir eliminar la necesidad de utilizar piezas de repuesto. En un centro de datos con las luces apagadas, todos los servidores podrían ser intercambiados una vez cada cinco años. La alta confiabilidad de los servidores significa que los pocos que fallen pronto, sólo tienen que ser desconectados.
Además, Project Natick ha mostrado que los centros de datos pueden ser operados y mantenidos frescos sin tener que aprovechar recursos de agua dulce, que son vitales para las personas, la agricultura y la vida silvestre, señaló Cutler.
“Ahora Microsoft va en busca del camino de encontrar maneras de hacer esto para los centros de datos en tierra”, añadió.
Ir a cualquier parte
Las primeras conversaciones sobre el futuro potencial de Project Natick, se centraron en cómo escalar los centros de datos submarinos para impulsar a toda la suite de servicios de nube de Microsoft Azure, que podría requerir vincular una docena y más de contenedores del tamaño del de las Islas del Norte.
“A medida que nos movemos del cómputo genérico en la nube hacia el cómputo de nube y entorno, vemos cada vez más la necesidad de tener centros de datos más pequeños, ubicados cerca de los clientes, en lugar de esas enormes bodegas de centros de datos en medio de la nada”, comentó Fowers.
Esa es una de las razones por las que el grupo de Chappell en Azure tiene un ojo puesto en el progreso de Project Natick, incluidas pruebas de tecnología de encriptado post cuántico, que podrían asegurar los datos de sectores sensibles y críticos. La capacidad de proteger datos es algo esencial para la misión de Azure en diferentes industrias.
“El hecho de que fuimos capaces de desplegarlo de manera rápida, y que ha funcionado todo este tiempo y tiene el nivel de encriptado en las señales que van hacia él, se combina para contar una visión bastante convincente del futuro”, mencionó Chappell.
Contenido relacionado:
- Conozcan más sobre Project Natick
- Lean sobre el despliegue de las Islas del Norte en las Islas Orkney
- Escuchen el podcast sobre Project Natick con Ben Cutler (en inglés)
- Vean cómo Project Natick ayudó a la caza de la vacuna para COVID-19
John Roach escribe sobre investigación e innovación en Microsoft. Síganlo en Twitter.
