Microsoft confirma hipótese de viabilidade e segurança de data centers subaquáticos

Depois de anos de teste, empresa diz que taxa de falhas na água é um oitavo do que é visto em data centers em terra.

A Microsoft detalhou como retirou e analisou o resultado dos testes do data center subaquático, instalado a 37 metros de profundidade no mar das Ilhas Orkney, na Escócia. De acordo com postagem no blog da empresa, a recuperação lançou a fase final de um esforço de anos que provou que o conceito de data centers subaquáticos é viável, bem como logisticamente, ambientalmente e economicamente prático.

A equipe do Project Natick da Microsoft implantou o data center das Ilhas do Norte com 117 pés de profundidade no fundo do mar no outono (brasileiro) de 2018. Durante os dois anos seguintes, os membros da equipe testaram e monitoraram o desempenho e a confiabilidade dos servidores do data center.

De acordo com o comunicado, a equipe formulou a hipótese de que um contêiner lacrado no fundo do oceano poderia fornecer maneiras de melhorar a confiabilidade geral dos data centers. Em terra, a corrosão do oxigênio e da umidade, as flutuações de temperatura e os solavancos e empurrões de pessoas que substituem componentes quebrados são todas variáveis ​​que podem contribuir para a falha do equipamento.

O gerente de projetos do grupo de pesquisa de Projetos Especiais da Microsoft, Ben Cutler, que lidera o Project Natick, diz que as lições aprendidas com o Project Natick também estão informando a estratégia de sustentabilidade do data center da Microsoft em relação à energia, resíduos e água.


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A confiabilidade comprovada dos data centers subaquáticos gerou discussões com uma equipe da Microsoft no Azure que busca atender os clientes que precisam implantar e operar data centers táticos e críticos em qualquer lugar do mundo.

“Estamos povoando o globo com dispositivos de ponta, grandes e pequenos”, disse William Chappell, vice-presidente de sistemas de missão da Azure. “Aprender como tornar data centers confiáveis ​​o suficiente para não precisar do toque humano é um sonho nosso”.

Comprovação do conceito

Em 2014, durante o ThinkWeek, um evento que reúne funcionários para compartilhar ideias prontas para usar, a Microsoft teve o primeiro contato com o conceito dos data centers subaquáticos. O conceito foi considerado uma forma potencial de fornecer serviços em nuvem ultrarrápidos para populações costeiras e economizar energia.

Os mares subsuperficiais consistentemente frios também permitem projetos de data center com eficiência energética. Por exemplo, eles podem alavancar encanamentos de troca de calor, como os encontrados em submarinos.

A equipe do Project Natick da Microsoft provou que o conceito de data center subaquático era viável durante uma implantação de 105 dias no Oceano Pacífico em 2015. A Fase II do projeto incluiu a contratação de especialistas marítimos em logística, construção naval e energia renovável para mostrar que o conceito também é prático.

“Estamos agora no ponto de tentar aproveitar o que fizemos em vez de sentir a necessidade de ir e provar um pouco mais”, disse Cutler. “Fizemos o que precisamos fazer. Natick é um alicerce fundamental para a empresa usar, se for apropriado”.

O data center subaquático das Ilhas do Norte foi fabricado pelo Naval Group e sua subsidiária Naval Energies, especialistas em defesa naval e energia marinha renovável. Green Marine, uma empresa com sede nas Ilhas Orkney, apoiou o Naval Group e a Microsoft na implantação, manutenção, monitoramento e recuperação do data center, que a equipe de Projetos Especiais da Microsoft operou por dois anos.

O Northern Isles foi implantado no European Marine Energy Centre, um local de teste para turbinas de marés e conversores de energia das ondas. As correntes de maré lá viajam até 9 milhas por hora no pico de intensidade e a superfície do mar se agita com ondas que chegam a mais de 60 pés em condições de tempestade.

A implantação e recuperação do data center subaquático das Ilhas do Norte exigiu mares atipicamente calmos e uma dança coreografada de robôs e guinchos que se desenrolou entre os pontões de uma barcaça de pórtico. O procedimento durou um dia inteiro em cada extremidade.

Imagem: Microsoft/Jonathan Banks

Energia e coleta de dados

Depois de retirado do fundo do mar e antes do transporte para fora das Ilhas Orkney, a equipe da Green Marine lavou o tubo de aço à prova d'água que envolvia os servidores 864 das Ilhas do Norte e a infraestrutura do sistema de resfriamento relacionado.

Os pesquisadores então inseriram tubos de ensaio em uma válvula no topo do vaso para coletar amostras de ar para análise na sede da Microsoft em Redmond, Washington.

“Nós o deixamos cheio de nitrogênio seco, então o meio ambiente é bem benigno lá”, disse Fowers. A questão, acrescentou, é como os gases normalmente liberados de cabos e outros equipamentos podem ter alterado o ambiente operacional dos computadores.

O data center limpo e com amostra de ar foi carregado em um caminhão e conduzido para a instalação Nigg Energy Park do Global Energy Group no norte da Escócia. Lá, o Naval Group destravou o endcap e deslizou para fora dos racks do servidor enquanto Fowers e sua equipe realizavam verificações de saúde e coletavam componentes para enviar a Redmond para análise.

Entre os componentes embalados e enviados para Redmond estão alguns servidores com falha e cabos relacionados. Os pesquisadores acreditam que esse hardware os ajudará a entender por que os servidores no data center subaquático são oito vezes mais confiáveis do que aqueles em terra.

“Nós pensamos 'Ei, isso parece muito bom'”, disse Fowers. “Precisamos descobrir o que exatamente nos dá esse benefício”.

A equipe levanta a hipótese de que a atmosfera de nitrogênio, que é menos corrosiva que o oxigênio, e a ausência de pessoas para bater e empurrar componentes, são as principais razões para a diferença. Se a análise provar que isso está correto, a equipe pode traduzir as descobertas para data centers terrestres.

“Nossa taxa de falhas na água é um oitavo do que vemos em terra”, disse Cutler. “Tenho um modelo econômico que diz que, se eu perder tantos servidores por unidade de tempo, estou pelo menos em paridade com o terreno”, acrescentou. “Somos consideravelmente melhores do que isso”.

Imagem: Microsoft/Simon Douglas

Energia, resíduos e água

Outras lições aprendidas com o Projeto Natick já estão informando conversas sobre como fazer os data centers usarem a energia de forma mais sustentável, segundo os pesquisadores.

Por exemplo, a equipe do Projeto Natick selecionou as Ilhas Orkney para a implantação das Ilhas do Norte em parte porque a rede ali é fornecida 100% por energia eólica e solar, bem como tecnologias de energia verde experimental em desenvolvimento no Centro Europeu de Energia Marinha.

Cutler já está pensando em cenários como a co-localização de um data center subaquático com um parque eólico offshore. Mesmo com ventos fracos, provavelmente haveria energia suficiente para o data center. Como último recurso, uma linha de força da costa poderia ser agrupada com o cabeamento de fibra óptica necessário para transportar dados.

Outros benefícios relacionados à sustentabilidade podem incluir a eliminação da necessidade de usar peças de reposição. Em um data center apagado, todos os servidores seriam trocados uma vez a cada cinco anos. A alta confiabilidade dos servidores significa que os poucos que falham cedo são simplesmente colocados off-line.

Além disso, o Projeto Natick mostrou que os data centers podem ser operados e mantidos resfriados sem extrair recursos de água doce que são vitais para as pessoas, agricultura e vida selvagem, observou Cutler.

“Agora a Microsoft está trilhando o caminho de encontrar maneiras de fazer isso para data centers terrestres”, disse ele.

As primeiras conversas sobre o futuro potencial do Projeto Natick se concentraram em como escalar data centers subaquáticos para alimentar o conjunto completo de serviços em nuvem do Microsoft Azure, o que pode exigir a ligação de uma dúzia ou mais de embarcações do tamanho das Ilhas do Norte.




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