Если подумать, компьютерная инженерия всегда была сосредоточена на уменьшении размера и тепловыделения в той же степени, что и на увеличении вычислительной мощности. Это верно, говорите ли вы о ноутбуке, массивном мэйнфрейме или даже о планшете, но реальные скачки в полезности, экологичные технологии и ограничения по размеру даже важнее в масштабе суперкомпьютеров, чем в вещах, которые мы используем каждый день.
В июле 2012 года инженеры Суперкомпьютерного центра Лейбница (Leibniz-Rechenzentrum, или LRZ, по-немецки) представили свой новый суперкомпьютер SuperMUC, в котором используются серверы с водяным охлаждением, что позволяет достичь уровня производительности до трех петафлопс, или, по сути, работа более 110 000 персональных компьютеров. Хотя система управления теплом SuperMUC, расположенная в верхней части мэйнфрейма и несущая воду по микроканалам на самом оборудовании, называется охлаждением «горячей водой», это неправильное название.
Система была вдохновлена тем, как кровь и вода движутся по нашим телам, и поддерживает температуру машины около 45 градусов по Цельсию (113 градусов по Фаренгейту). Причина, по которой инженеры подчеркивают аспект горячей воды в этой системе, который повышает производительность при уменьшении размера системы в 10 раз и использовании на 40 процентов меньше энергии, заключается в том, чтобы подчеркнуть отличие от стандартного воздушного охлаждения и того, как мы обычно думаем о жидкостных хладагентах.
Но что именно делает эта вода, и почему дизайн такой новаторский?
Как вода ходит по кругу
В большинстве персональных и рабочих компьютеров используются вентиляторы и открытые слоты для циркуляции воздуха комнатной температуры через машину, что обеспечивает охлаждение ее схем и движущихся частей. Переохлажденный воздух и низкотемпературное охлаждение - распространенный способ предохранения больших мейнфреймов от перегрева, но эти методы потребляют огромное количество энергии. (Обычно около половины энергии, потребляемой компьютерами, на самом деле используется для их охлаждения.) Следующий уровень, водяное охлаждение, основан на многовековой парадигме двигателей внутреннего сгорания: движущиеся части создают кинетическую энергию, а холодная вода забирает лишнюю. температура.
Но система охлаждения «горячая вода», которая позволила SuperMUC сломать барьеры суперкомпьютеров, - это нечто совершенно другое. Немецкая лаборатория LRZ очень заботится об окружающей среде и уже много лет использует экологичные решения в своих проектах. Вода, которая охлаждает технику в фирменных «микроканалах» системы охлаждения, отводится от машин, перенося тепло с собой в теплообменник, в котором она используется для обогрева помещений здания, в которых находятся люди.(Кстати, это экономит более 1 миллиона евро - около 1,27 миллиона долларов - каждый год на расходах на отопление.)
Вода, потеряв часть своего тепла, затем перекачивается обратно к процессорам, вступая с ними в непосредственный контакт и отводя тепло при прохождении через него на следующем этапе. Герберт Хубер из LRZ называет это «совершенно другой технологией охлаждения», которая позволяет им использовать свои суперкомпьютеры круглый год «без какого-либо чиллера, без какого-либо компрессора». Насколько лучше эта новая концепция? Это в 4 тысячи раз эффективнее воздушного охлаждения.
Но это только начало. IBM, которая впервые применила технологию, используемую в SuperMUC, говорит, что потребуется всего пять лет для уменьшения размера еще в 10 раз, и еще пять лет для следующего, и так далее, до миллионного уменьшения. размера SuperMUC - достаточно мало для использования на персональном ПК.
Примечание автора
Для меня самой интересной частью изучения суперкомпьютеров здесь и сейчас было то, как ученые решают экологические проблемы - охлаждение, площадь мэйнфреймов и т. д.- продолжая поднимать планку возможностей наших компьютеров и сетей. Было интересно услышать об этой последней разработке в этом направлении. Есть что-то в пересечении низкотехнологичных и высокотехнологичных решений, что действительно заставляет мое сердце биться чаще. Я полагаю, потому что не вижу причин, по которым нам не следует развивать мировоззрение, объединяющее их обоих - взгляд на «природу» и «естественное», включая iPod и гомеопатические лекарства, а также калифорнийские секвойи и городские зеленые насаждения. Мы отделены от природы и друг от друга ровно настолько, насколько нам позволяют наш язык и наследие. И я с нетерпением жду того времени, когда это различие между ло- и хай-тек будет значить так же мало, как разделение между низкой культурой и высокой культурой сегодня.