Por John Roach //
A Microsoft está aproveitando a tecnologia dos submarinos e trabalhando com pioneiros em energia marinha na segunda fase de seu plano para desenvolver data centers submarinos autossuficientes, que possam fornecer serviços de nuvem rápidos para as cidades costeiras. Um protótipo experimental, do tamanho de um contêiner, está processando cargas de trabalho no fundo do mar, perto das Ilhas Orkney, na Escócia, anunciou hoje a Microsoft.
A implantação do data center em Northern Isles no European Marine Energy Centre representa um marco no Projeto Natick, da Microsoft, um esforço de pesquisa de longo prazo para investigar a fabricação e a operação de unidades de data center ambientalmente sustentáveis e pré-montadas que possam ser encomendadas para serem dimensionadas e implantadas rapidamente implantadas e deixadas para funcionar sem luz no fundo do mar por anos.
“Esse é um tipo de demanda doida”, disse Peter Lee, vice-presidente corporativo da Microsoft AI and Research, que lidera o grupo New Experiences and Technologies, ou NExT. “O Natick está tentando chegar lá.”
O grupo de Lee persegue o que o CEO da Microsoft, Satya Nadella, chamou de “momentos relevantes” com o potencial de transformar o núcleo dos negócios da Microsoft e a indústria de tecnologia computacional. O Projeto Natick é uma ideia fora da caixa para acomodar o crescimento exponencial da demanda por infraestrutura de computação em nuvem próxima de centros populacionais.
Mais da metade da população mundial vive a cerca de 190 quilômetros da costa. Colocando datacenters na água próximos a cidades costeiras, os dados teriam uma curta distância para percorrer até as comunidades litorâneas, levando a uma navegação na web rápida e suave, transmissão de vídeo e jogos, além de experiências autênticas de tecnologias baseadas em Inteligência Artificial (IA).
“Para a entrega real da IA, somos dependentes da nuvem atualmente”, disse Lee. “Se pudermos estar dentro de um patamar da internet para todos, isso não apenas beneficiaria nossos produtos, mas também aos produtos de nossos clientes.”
Da França para a Escócia
Os 12 metros de data center do Project Natick, nas Northern Isles, têm 12 compartimentos, contendo um total de 864 servidores e infraestrutura de sistema de refrigeração integrada. O data center foi montado e testado na França, e levado em um caminhão-plataforma para a Escócia, onde foi anexado a uma base triangular de lastro para ser implantado no fundo do mar.
No dia da implantação, os ventos estavam calmos e o mar se achatava sob uma espessa camada de neblina. “Para nós, foi um clima perfeito”, disse Ben Cutler, gerente de projetos do grupo de projetos especiais da organização de pesquisa da Microsoft, que lidera a equipe do Projeto Natick.
O data center foi rebocado para o mar parcialmente submerso e suspenso por guinchos e guindastes entre os pontões de uma barcaça de pórtico tipo catamarã. No local da implantação, um veículo operado remotamente recuperou um cabo contendo fibra ótica e fiação de energia do fundo do mar e o levou até a superfície onde foi verificado e conectado ao data center, e ele foi ligado.
Cutler disse que houve suspiros de alívio quando esses riscos foram eliminados. Como um sinal, os últimos resquícios de névoa se dissiparam.
A tarefa mais complexa do dia foi baixar, passo-a-passo, o data center e o cabo de 35 metros até o leito rochoso do mar. A tripulação marinha utilizou dez guinchos, um guindaste, uma barcaça de pórtico e um veículo operado remotamente que acompanhou o data center em sua jornada.
“O momento mais alegre do dia foi quando o data center finalmente escorregou abaixo da superfície em sua jornada lenta e cuidadosamente roteirizada”, disse Cutler. Assim que chegou ao fundo do mar, os grilhões foram soltos, cabos de guincho foram levados para a superfície e o controle operacional de Northern Isles passou para a estação costeira.
Tudo o que foi aprendido com a implantação – e as operações durante o próximo ano e na eventual recuperação – permitirá aos pesquisadores medir suas expectativas em relação à realidade da operação de datacenters subaquáticos no mundo real.
Alimentado por energia renovável
Northern Isles é um dos capítulos da história do Project Natick, focado em pesquisar se é possível usar a cadeia logística existente para produzir e implantar rapidamente data centers modulares em qualquer lugar do mundo, mesmo nas áreas mais remotas do mar.
“Sabemos que se podemos colocar algo aqui e ele sobreviver, somos bons o bastante para fazer o mesmo em qualquer lugar”, disse Cutler.
O European Marine Energy Centre é um local de teste para turbinas de maré experimentais e conversores de energia das ondas, que geram eletricidade a partir do movimento da água do mar. As correntes de maré viajam mais de 14 quilômetros por hora na intensidade de pico e a superfície do mar regularmente se agita com ondas de 3 metros, que chegam a mais de 18 metros durante as tempestades.
Em terra, as turbinas eólicas brotam dos campos ondulados dos agricultores e os painéis solares adornam os telhados de casas centenárias, gerando eletricidade mais do que suficiente para abastecer os 10 mil habitantes das ilhas com 100% de energia renovável. Um cabo da rede de Orkney Island envia eletricidade para o datacenter, que requer pouco menos de um quarto de megawatt de energia quando opera em plena capacidade.
Colocation com energia renovável marinha é um passo para concretizar a visão da Microsoft sobre data centers com sua própria fonte de energia sustentável, explicou Christian Belady, gerente-geral de arquitetura e estratégia de infraestrutura em nuvem na divisão de Nuvem e Empresa da Microsoft.
Data centers autossuficientes, observou ele, poderiam ser implementados em qualquer lugar ao alcance de um canal de dados, trazendo serviços em nuvem do Azure, por exemplo, para regiões do mundo com eletricidade não confiável e eliminando a necessidade de geradores caros de backup em caso de falhas na rede elétrica.
“Nossa visão é ser capaz de implantar computação rapidamente em qualquer lugar do planeta de acordo com a necessidade de nossos clientes”, disse Belady, que há muito tempo defende pesquisas que explorem o casamento de data centers e geração de energia para simplificar e acelerar a infraestrutura de computação em nuvem.
A espinha dorsal da internet
Os data centers são a espinha dorsal da internet, as nuvens físicas da computação em nuvem, onde os clientes aproveitam as economias de escala para armazenar e processar dados com segurança, treinar modelos de aprendizado de máquina e executar algoritmos de Inteligência Artificial.
A demanda por recursos de datacenters na indústria de computação está crescendo exponencialmente, à medida que as corporações transferem cada vez mais suas redes e necessidades de computação para a nuvem, e proliferam dispositivos inteligentes conectados à internet, que variam de smartphones a robôs.
“Quando você está nesse tipo de curva de crescimento exponencial, isso indica que a maioria dos datacenters que construiremos ainda não foram montados”, disse Cutler, ressaltando a necessidade de inovação na corrida para construir o que está rapidamente se tornando uma peça crítica da infraestrutura do século XXI.
O conceito de data center subaquático foi originalmente apresentado em um documento preparado para um evento da Microsoft, chamado ThinkWeek, que incentivou os funcionários a compartilhar ideias inovadoras. O grupo de Lee ficou intrigado. Apenas 12 meses após o lançamento do Projeto Natick, em julho de 2014, a equipe implantou um protótipo de prova de conceito, construído em laboratório, nas águas calmas e rasas da Califórnia.
A embarcação de prova de conceito operou por 105 dias. Incentivada pelos resultados e potencial impacto no setor, a equipe do Projeto Natick avançou para projetar, fabricar e testar o módulo em escala completa, implantado na Escócia. Cutler disse que a versão mais recente foi projetada para permanecer em operação sem manutenção por até cinco anos.
Datacenter e sinergia submarina
A primeira fase do projeto Natick mostrou que o conceito de data center submarino é viável. A fase dois é focada em pesquisas que comprovem se o conceito é praticável logisticamente, ambientalmente e economicamente.
No início da fase 2, a equipe sabia que a fabricação em escala de um data center submarino demandaria uma expertise externa. Por isso, a Microsoft escolheu trabalhar com o Naval Group, uma companhia de 400 anos sediada na França com um conhecimento de engenharia, produção e manutenção de embarcações militares, submarinos e tecnologias marinhas de energia.
A equipe Microsoft apresentou ao Naval Group as especificações gerais do data center subaquático e deixou que a companhia liderasse o design e o desenvolvimento do navio implantado na Escócia.
“À primeira vista, nós pensamos que havia uma diferença gigantesca entre data centers e submarinos, mas, na verdade, eles têm muita sinergia”, disse Eric Papin, vice-presidente sênior, diretor técnico e de inovação do Naval Group.
Papin observou que submarinos são essencialmente grandes tanques de pressão com gerenciamento de dados complexos e infraestruturas de processamento para gerenciar navios e outros sistemas integrados de acordo com rigorosos requisitos de eletricidade, volume, peso, equilíbrio térmico e refrigeração.
Tecnologia submarina
O Naval Group adaptou o processo de troca de calor que usamos normalmente na refrigeração de submarinos para o data center subaquático. O sistema bombeia a água do mar diretamente pelos radiadores na traseira de cada um dos 12 racks de servidores que, logo após, volta ao mar. Descobertas da fase 1 do Project Natick indicam que a água usada para resfriar o data center rapidamente se mistura e se dissipa nas correntes marinhas.
Spencer Fowers, membro sênior da equipe técnica de projetos especiais do grupo de pesquisas da Microsoft, afirmou que o ponto chave das especificações do design para a embarcação teria as mesmas dimensões de um contêiner de carga padrão, usado em navios, trens e caminhões, otimizando assim a cadeia de logística existente.
Depois que o data center foi fechado e todos os sistemas checados na França, a equipe o colocou dentro de um caminhão de 18 eixos a caminho de Orkney Islands, incluindo algumas travessias de balsa. Na Escócia, a embarcação foi presa à base triangular de lastro e rebocada até o mar para implantação.
“Como qualquer carro novo, nós vamos testar os pneus e o motor em diversas velocidades para termos certeza de que tudo funciona bem”, afirmou Fowers. “Depois de testar tudo, selecionaremos um ou dois de nossos clientes, entregaremos as chaves e deixaremos que eles comecem a desenvolver serviços dentro do nosso sistema.”
Pesquisa aplicada
A equipe do Project Natick passará os próximos 12 meses monitorando e gravando o desempenho do data center, desde o consumo de energia e os níveis de umidade interna até a temperatura.
O fundo dos oceanos é gelado, oferecendo acesso gratuito ao resfriamento, que é um dos maiores custos dos data centers em terra. Debaixo d’agua, o data center também poderia servir como âncora para a energia renovável marinha, como parques eólicos ou bancos de turbinas de maré, permitindo que as duas indústrias evoluam em sincronia.
Por enquanto, o Natick é apenas um projeto de pesquisa aplicada, focado em determinar a viabilidade econômica das operações desse tipo de data center próximo a cidades populosas a fim de prover melhores soluções na nuvem para um mundo cada vez mais conectado.
“Quando você voa para a Lua, pode nunca chegar lá”, diz Lee. “Seria ótimo se conseguisse, mas aprendemos muito mais com o processo ao resolver problemas inesperados na trajetória. Isso está acontecendo neste caso. Estamos aprendendo sobre falhas de discos, design de rack, engenharia mecânica de sistemas de resfriamento e essas coisas serão colocadas em nossos data centers normais.”
No alto: O data center do Projeto Natick em Northern Isles atinge a submersão total, baixado até o leito rochoso da costa das Ilhas Orkney, na Escócia. O Projeto Natick da Microsoft é um esforço de pesquisa de longo prazo para investigar a fabricação e a operação de unidades de datacenter ambientalmente sustentáveis. (Foto: Microsoft)
John Roach escreve sobre pesquisa e inovação na Microsoft.
