La reciente conferencia COP26 en Glasgow, Reino Unido, lo dejó claro: cada organización debe idear un plan para alcanzar cero emisiones netas de carbono para mantener el calentamiento dentro de 1,5 grados centígrados. Lograr este objetivo significará modernizar prácticamente todos los aspectos de nuestra economía para una mayor eficiencia y fuentes de energía renovables.
¿Cómo se acumula la informática? La computación en la nube tuvo una carrera notable en la década de 2010. En ese momento, muchas corporaciones recién salían de sus primeras pruebas beta. Algunos tomadores de decisiones de TI en una encuesta calificaron a la nube como la tecnología más sobrevalorada. Netflix acababa de lanzar sus primeras cuentas de solo transmisión.
No solo las empresas han trasladado el correo electrónico a la nube, las empresas de energía y los fabricantes también están trasladando allí sistemas críticos para la producción. El video representa más del 80 por ciento del tráfico de Internet. El tráfico del centro de datos se ha multiplicado por ocho, mientras que el stock mundial de espacio de suelo del centro de datos se ha más que duplicado a más de 19 millones de metros cuadrados.
Pero, ¿qué no ha cambiado? Consumo de energía. Aunque el consumo de energía del centro de datos casi se duplicó entre 2000 y 2010, solo aumentó de 194 teravatios-hora (TWh) en 2010 a 200 TWh en 2019 a pesar del tsunami de adopción.
Ahora la parte dificil
¿Qué sucedió? A fines de la década de 2000, los proveedores de la nube y los propietarios de los centros de datos se alarmaron por el consumo de energía, uno de sus mayores gastos operativos, y comenzaron a consolidar las cargas de trabajo para mejorar la eficiencia general. Algunos tomaron una ruta aún más simple y dejaron que sus instalaciones funcionaran más. Funcionó. La eficacia del uso de energía promedio, una medida de la energía que hace funcionar el equipo informático en lugar del aire acondicionado en un centro de datos, se redujo de 2,5 a 1,59 . (Cuanto menos, mejor.) En algunos centros de datos de vanguardia, se acerca a un 1.0 ideal.
Desafortunadamente, mantener estable el consumo de energía del centro de datos en la década de 2020 será más difícil. La demanda de servicios digitales se está acelerando, impulsada por los avances en IA, 5G e IoT. Las economías emergentes están construyendo sus infraestructuras digitales para poner en línea a los 3.700 millones de personas que se han quedado fuera de la revolución digital. Toda esta actividad debe adaptarse, pero no a expensas del planeta. Mientras tanto, una buena parte de la fruta madura se acerca a sus límites. Solo puedes desconectar un servidor zombie una vez.
Algunos predicen que el consumo de energía del centro de datos podría crecer de 2 a 7 veces sin una innovación sustancial.
Incluso con más inversiones en energía eólica y solar, es probable que aumenten las emisiones de los centros de datos. También socavaría el modelo de negocio de la nube. Si aumenta el consumo de energía, aumentan los costes. Si los costos aumentan, la demanda podría disminuir. Los gobiernos regionales también están imponiendo límites más estrictos al consumo de energía y agua de los centros de datos.
Dentro de la caja
Entonces, ¿qué podemos hacer? Piense dentro de la caja comenzando a reimaginar y rediseñar los componentes principales de la informática para aumentar el rendimiento por vatio y eliminar las ineficiencias que antes no eran posibles o prácticas.
Tome las CPU por ejemplo. Hasta hace poco, las arquitecturas tradicionales eran la única opción. Ahora, los proveedores de servicios en la nube como Amazon Web Services, Oracle, Tencent, Alibaba y otros están adoptando procesadores basados en Arm, que están optimizados para el rendimiento por vatio. Cloudflare, un proveedor de servicios que atiende a 1/6 de los sitios web del mundo, ha dicho que puede realizar un 57% más de operaciones con el mismo presupuesto de energía cambiando de procesadores tradicionales a procesadores basados en Arm Neoverse.
Cada vez más, la aceleración se implementa para ofrecer un rendimiento o una eficiencia disruptivos. Las unidades de procesamiento de datos (DPU), las unidades de procesamiento neuronal (NPU) y otros procesadores especializados son cada vez más frecuentes para procesar de manera más eficiente las tareas de red, seguridad y almacenamiento, reduciendo al mismo tiempo los costos y el consumo de energía.
La mayoría de estos aceleradores requieren una cierta cantidad de soporte informático para ejecutar el firmware, el sistema operativo, el plano de control u otros tiempos de ejecución para alimentar las funciones del acelerador. Tradicionalmente, este cómputo se entregó utilizando procesadores heredados que consumen mucha energía con el acelerador manejado a través de PCIE, pero esto está cambiando a una mayor heterogeneidad en el chip o en el paquete donde los núcleos IP se pueden aprovechar para proporcionar soporte de ciclo de cómputo. Google, por ejemplo, anunció recientemente que está desarrollando procesadores que contienen tecnología Arm para estas tareas en sus operaciones en la nube, ya que las tareas de administración pueden absorber hasta el 80 por ciento de los ciclos de CPU en una variedad de microservicios.
Más allá de los procesadores
Algunos estiman que el movimiento de datos representa más del 60 por ciento de la energía del sistema . Esto ha impulsado la innovación en la desagregación del almacenamiento y la memoria. Con el fin de impulsar un uso más eficiente de la memoria costosa y que consume mucha energía, las empresas están innovando en formas que permiten aprovechar la memoria y el almacenamiento en múltiples nodos de cómputo. En el futuro, se adoptarán tecnologías como el almacenamiento computacional, donde el procesamiento básico lo realizan las CPU ubicadas dentro de los SSD, y las interconexiones avanzadas para reducir el tráfico de datos.
Los chipsets y los paquetes 3D también podrían tener un efecto similar: espere ver diseños en los que un solo dispositivo constará de decenas, y luego cientos, de núcleos de CPU, GPU y NPU vinculados a matrices compartidas masivas de SRAM y DRAM. Si se diseñan con cuidado, los chipsets podrían mejorar el rendimiento por vatio al tiempo que aumentan la potencia informática capaz de insertarse en entornos con limitaciones de espacio en equipos de diagnóstico médico o automóviles.
Verás mejoras en otros lugares también. El año pasado, los investigadores del MIT descubrieron que la construcción de modelos de redes neuronales de visión por computadora con subredes preentrenadas puede obtener resultados con 1/1.300 del carbono. Las cargas de trabajo móviles entre centros de datos en diferentes ubicaciones para capitalizar las energías renovables disponibles también serán más frecuentes.
La lucha por un mundo sostenible
Los centros de datos son una de las herramientas clave en la lucha contra el cambio climático. Las tecnologías digitales tienen el potencial de reducir las emisiones mundiales en un 15 por ciento para 2030, o casi 1/3 del objetivo establecido por las Naciones Unidas, al ayudar a los fabricantes y REIT a afinar las actividades del mundo real. Se obtendrán más ganancias en emisiones con tecnologías digitales en las décadas de 2030 y 2040 a medida que otras industrias, como las granjas y el transporte, nublen más intensamente sus operaciones. Tenemos la obligación de hacer esto.