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La supercomputación busca el ahorro energético

Hola de nuevo. Te habla Simón Sánchez y en el día de hoy vamos a hablar sobre La supercomputación busca el ahorro energético

A medida que la informática de alto rendimiento (HPC) entra en la era de la petaescala, los desafíos científicos a los que se enfrentan los investigadores nunca han sido mayores. Tampoco tiene el poder de las máquinas de producción de petaescala actuales. El reciente crecimiento exponencial del poder de las supercomputadoras modernas ha ido de la mano de una mayor demanda de recursos: a medida que las máquinas se han vuelto más grandes y rápidas, también ha aumentado la cantidad de recursos necesarios para ejecutarlas.

Como resultado, las HPC ahora enfrentan demandas de energía sin precedentes de las máquinas de las que dependen para abordar los desafíos científicos más abrumadores de la actualidad, desde el cambio climático hasta el modelado de procesos biológicos. Sin embargo, las recientes innovaciones de ahorro de energía de ORNL están estableciendo un nuevo estándar para la investigación de HPC responsable de los recursos. El laboratorio adoptó un enfoque total, buscando ahorros de energía en varias áreas diferentes.

El sistema de liderazgo de ORNL, un Cray XT conocido como Jaguar, es ahora la computadora más rápida del mundo para ciencia abierta con una velocidad máxima de 1.6 petaflops. Este gran poder conlleva una gran responsabilidad, especialmente cuando se trata de consumo de energía. «Nos tomamos muy en serio el uso de la energía», dijo Buddy Bland, director de proyectos de Leadership Computing Facility de ORNL. “La escala de esta máquina es simplemente fenomenal. Hay muy pocos lugares en el mundo donde se podría haber construido esta computadora. «

No hace falta decir que alimentar a este animal no es una tarea fácil: la simulación a petasescala requiere redes sólidas de energía y refrigeración para garantizar la máxima producción de estas máquinas. Pero ahora esas redes de apoyo necesarias y el sistema en sí se han diseñado con una eficiencia sin precedentes, satisfaciendo responsablemente el apetito energético de Jaguar. Estos avances hacen de ORNL una de las ubicaciones de mayor eficiencia energética para HPC, lo que permite una investigación innovadora con un impacto mínimo en los recursos.

Todo comienza con la construcción. El Computational Sciences Building (CSB) de ORNL estuvo entre las primeras instalaciones de TI certificadas LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) en el país, lo que significa que su diseño cumple con los criterios utilizados por el United States Green Building Council para medir eficiencia y sostenibilidad de un edificio.

Tome la sala de computadoras, por ejemplo: está aislada del resto del edificio por una barrera de vapor para reducir la infiltración de humedad. La presión del aire dentro de la sala de computadoras es un poco más alta que el área circundante, por lo que el aire saldrá de la sala de computadoras sin que el aire exterior fluya hacia adentro.

Debido a que ORNL está ubicado en un área del país con alta humedad, mantener la humedad fuera del aire es una prioridad principal, dijo Bland, una que el edificio fue diseñado para abordar de la manera más eficiente posible. Demasiada humedad en el aire puede provocar la condensación de agua en el equipo, mientras que muy poca humedad puede provocar la acumulación de electricidad estática, lo cual puede ser problemático para una habitación llena de costosos dispositivos electrónicos. Tanto eliminar la humedad del aire como agregarla al aire requiere mucha energía, por lo que mantener la humedad estable es una excelente manera de reducir el consumo de energía.

Otro edificio de TI en el campus de ORNL adyacente al CSB recibió recientemente la certificación LEED Gold, y Bland señala que el laboratorio espera una evaluación equivalente para las futuras instalaciones de HPC. Pero la innovación no se detiene en el edificio, hay mucho más bajo el techo.

Jaguar requiere grandes cantidades de agua fría para mantener el automóvil fresco. Para lograr esto de la manera más eficiente posible, el laboratorio utiliza enfriadores de alta eficiencia, que son el primer paso en un diseño de enfriamiento eficiente y multifacético.

Un sistema de enfriamiento Cray recientemente introducido para Jaguar, llamado ECOphlex, complementa los enfriadores y la eficiencia del CSB. Con un refrigerante común y una gama de intercambiadores de calor, ECOphlex elimina de manera eficiente el calor generado por Jaguar para mantener fresca la sala de computadoras. La combinación de refrigeración por aire y refrigerante es mucho más eficiente que los sistemas tradicionales, que dependen casi exclusivamente del aire para controlar la temperatura. Sin ECOphlex, la cantidad de unidades de aire no cabría en la sala de computadoras de CSB. Este sistema de refrigeración de alta eficiencia hace posible Jaguar.

ECOphlex también permite a ORNL reducir la cantidad de agua fría que se usa para enfriar Jaguar al adaptar un rango de temperatura de entrada más amplio para el agua de enfriamiento. Teniendo en cuenta el hecho de que se necesitan miles de litros de agua por minuto para mantener fresco a Jaguar, una reducción en el volumen de agua fría necesaria significa una reducción proporcional de la energía utilizada para enfriarla. En pocas palabras, el agua más caliente puede significar grandes ahorros de energía para el laboratorio y el contribuyente. Si bien la mayoría de los centros utilizan 0,8 vatios de potencia de refrigeración por cada vatio de potencia utilizado para el procesamiento, ORNL disfruta de una relación de 0,3 a 1 mucho más eficiente, una de las más bajas de todos los datos. centro medido.

Otra innovación importante es la que ORNL ha estado trabajando con Cray durante varios años. En lugar de usar la fuente de alimentación más común de 208 voltios que Jaguar usaba en el pasado, el sistema ahora funciona directamente con una energía de 480 voltios. Este cambio aparentemente «menor» le ahorra al laboratorio $ 1 millón en el costo del cobre utilizado en los cables de alimentación del gabinete. Además, mantener el voltaje alto permite una corriente más baja, lo que significa menos resistencia y menos energía convertida en calor a medida que viaja a lo largo de los cables. Reducir la resistencia eléctrica reducirá los costos de energía hasta en medio millón de dólares.

Finalmente, ORNL recibe un poco de ayuda de la historia. La red eléctrica de la ciudad de Oak Ridge se diseñó cuando la construcción del Proyecto Manhattan utilizó una séptima parte de toda la electricidad del país. La red se construyó con todas las protecciones posibles por temor a que cualquier interrupción en el suministro pudiera frenar drásticamente el desarrollo. El resultado: una red eléctrica local extremadamente resistente.

Debido a esta red, dijo Bland, Oak Ridge no necesita enormes sistemas de energía ininterrumpida (UPS), que generalmente consumen mucha electricidad. Sin embargo, el laboratorio cuenta con UPS basados ​​en volante en caso de emergencia. Si hay un problema, el volante continúa generando energía, que es un proceso mucho más eficiente que los SAI convencionales y, por lo tanto, un método más ecológico para proporcionar energía de respaldo. Dado que el UPS basado en volante es mecánico en lugar de alimentado por batería, también genera menos desperdicio a largo plazo, ya que el reemplazo de la batería no es un problema.

Si bien todos estos pasos son importantes, en conjunto son más grandes que la suma de sus partes. «No hay una fórmula mágica», dijo Bland. Al abordar la eficiencia energética desde múltiples ángulos, ORNL está ayudando a garantizar que la investigación pionera que se lleva a cabo en sus máquinas de petaescala se lleve a cabo de la manera más responsable posible, estableciendo nuevos estándares tanto en HPC como en responsabilidad energética.

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