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L'acqua calda aiuta un supercomputer super efficiente a mantenersi fresco
Quando si tratta di supercomputer, non si tratta solo di potenza pura. Tenere sotto controllo il consumo di energia è diventata una delle maggiori sfide tecniche per realizzare supercomputer più robusti e veloci.
Un rendering al computer del nuovo supercomputer. Credito: IBM.
Il Leibniz Supercomputing Center ha annunciato oggi che il suo supercomputer SuperMUC (MUC è il codice aeroportuale per il vicino aeroporto di Monaco), costruito in collaborazione con IBM, consuma il 40% in meno di energia rispetto a una macchina comparabile. Il trucco per ridurre drasticamente il consumo di energia è il raffreddamento ad acqua, un approccio che IBM continua a perseguire per racchiudere più potenza di calcolo in pacchetti più piccoli.
I sistemi di raffreddamento ad acqua dei computer fanno circolare l'acqua sui componenti attivi, come processori e memoria, per dissipare il calore. Spesso, questi sistemi di raffreddamento devono abbassare la temperatura dell'acqua in ingresso prima che venga fatta circolare, secondo il centro di supercalcolo Leibniz . Ma il SuperMUC può funzionare con acqua calda fino a 40°C (oltre 100°F). Ciò significa che l'acqua calda in uscita può essere raffreddata dall'aria ambiente o tramite uno scambio di calore, piuttosto che dall'apparecchiatura di raffreddamento del compressore.
Nell'impianto di Leibniz, l'acqua riscaldata dal supercomputer verrà fatta circolare in uno scambiatore di calore e quindi utilizzata per mantenere caldo l'edificio durante il periodo invernale. Il Centro stima che in questo modo risparmierà circa un milione di euro all'anno. Nonostante tutta la sua efficienza energetica, tuttavia, SuperMAC non è un problema nel reparto informatico: dotato di oltre 150.000 core di processore in 9.400 nodi di calcolo e più di 300 terabyte di RAM, è il supercomputer più veloce d'Europa con prestazioni di picco di tre petaflop, o 10.000.000.000.000 di operazioni in virgola mobile al secondo.
La tecnologia di base per il raffreddamento del computer, chiamata Aquasar, deriva dal laboratorio di Zurigo di IBM Research. Piccoli tubi, chiamati microcanali, portano l'acqua direttamente sulla superficie dei processori dei server. Una volta che l'acqua si è raffreddata, può essere fatta ricircolare per rimuovere nuovamente il calore.
Sistema di raffreddamento del server x iDataPlex dx360 M4 di IBM. Credito: IBM.
Il lavoro sul raffreddamento ad acqua va avanti da anni, ma in un tipico data center o supercomputer, le temperature dei server e di altre apparecchiature sono controllate facendo passare aria fredda sui rack. Il raffreddamento rappresenta circa la metà del consumo energetico di questi grandi centri di calcolo.
Un'architettura informatica efficiente dal punto di vista energetico è importante per una Germania attenta all'ambiente, afferma Herbert Huber del Leibniz Supercomputing Centre. La Germania è molto verdastra, quindi la consapevolezza dell'energia e del potere è un aspetto cruciale, Egli ha detto .
In generale, le tecniche per la gestione del consumo energetico e della potenza di picco stanno diventando sempre più importanti poiché i progettisti cercano di imballare computer più potenti in spazi più piccoli. Secondo il Leibniz Supercomputing Centre, grazie al suo design ad alta efficienza energetica, SuperMAC è dieci volte più compatto e offre prestazioni di picco migliori rispetto a una macchina simile raffreddata ad aria.
IBM prevede che il raffreddamento ad acqua calda sia centrale per i futuri supercomputer , comprese le architetture di chip tridimensionali in cui più processori sono impilati uno sopra l'altro. I ricercatori stanno lavorando su minuscoli tubi di soli 50 micron incorporati tra gli stack del processore, secondo IBM Research . Con il raffreddamento ad acqua, IBM prevede che entro il 2025 un supercomputer potrebbe entrare nell'involucro di un computer desktop del 2012.
Il sistema di raffreddamento ad acqua si trova sopra SuperMUC. Credito: IBM