Sumergen las supercomputadoras para enfriarlas y ahorrar energía

Si el sobrecalentamiento es el mayor enemigo del ordenador de sobremesa o portátil, cuanto más al hablar de las dimensiones y capacidad de cálculo de un superordenador.

De hecho, se estima que la mitad del consumo energético de una máquina de esta magnitud no se debe a la computación sino a la refrigeración, requiriendo además la instalación de sistemas de aire acondicionado industrial y equipos de filtrado.

Para mantener el avance en computación se requiere la búsqueda de fórmulas más ecológicas que permitan al mismo tiempo reducir costes en la factura eléctrica. En esta línea los expertos apuntan hacia el enfriamiento por inmersión o sumersión, consistente en sumergir el equipo en líquido.

Aunque el agua ya se utiliza ampliamente como refrigerante en centros de datos y supercomputadoras, por lo general se canaliza mediante tubos capilares que llegan a la CPU. Los nuevos proyectos de investigación dan un paso más, al sumergir directamente los dispositivos en líquido, sin causar daño aparente y evitando sobrecalentamientos.

Prueba de ello es el prototipo de supercomputadora del Instituto de Tecnología de Tokio (TiTech) en Japón, que consiguió la primera posición en la última actualización de la lista Green500, donde se registran los equipos más eficientes del mundo. La máquina, llamada Tsubame KFC, está sumergida en un tanque de aceite mineral, consiguiendo ser un 50 por ciento más potente que su predecesora en el instituto, pero utilizando la misma cantidad de energía.

Aceite mineral

“Desde la Universidad nos advertían que no íbamos a conseguir más potencia, pero aun así queríamos mejorar el rendimiento”, explica el líder del proyecto, Satoshi Matsuoka, en un artículo publicado en The New York Times.

Y es que Japón está impulsando la reducción del consumo de electricidad desde el terremoto y tsunami de marzo de 2011, que desencadenaron una crisis de radiación en la planta nuclear Fukushima Daiichi, al norte de Tokio. Otros reactores permanecen inactivos desde entonces, reduciendo la capacidad para generar electricidad de forma pronunciada.

La tecnología utilizada por el TiTech fue desarrollada por una compañía de Austin, Texas, llamada Green Revolution Cooling. Para sumergir el prototipo de superordenador en aceite mineral sólo tuvieron que realizar algunas modificaciones, como eliminar piezas móviles como los discos duros y ventiladores.

Para poner a prueba la viabilidad del nuevo sistema, lo instalaron en una pequeña caseta contigua al laboratorio de grandes dimensiones, donde ya albergan otro superordenador. Ubicarlo junto a una máquina que genera calor da a los expertos la oportunidad de determinar si el prototipo puede funcionar incluso cuando el aceite se calienta, llegando a alcanzar en verano temperaturas de 95 grados Fahrenheit (equivalente a 35 grados centígrados).

Este método de enfriamiento de Green Revolution se había utilizado previamente en varios centros de datos, incluyendo instalaciones operadas por el Departamento de Defensa de EEUU. Asimismo, Intel llevó a cabo un estudio del sistema durante un año y detectó que sus servidores no habían sufrido efectos adversos, mientras el consumo de energía se había reducido drásticamente.

Fluoroplásticos líquidos

Paralelamente, en otros lugares los ingenieros están experimentando con otros tipos de líquidos para realizar una tarea similar. Es el caso de Iceotope, una empresa incipiente con base en Sheffield, Inglaterra, que sumerge las computadoras en fluoroplástico líquido, en lugar de aceite. En Hong Kong, la empresa Allied Control, que diseña sistemas de refrigeración, ha usado esta tecnología de inmersión para un centro de datos de reciente inauguración.

A diferencia del agua, ni el aceite mineral ni los fluoroplásticos líquidos utilizados por Iceotope y Allied Control conducen electricidad por lo que, según los expertos, no hay riesgo de cortocircuito del equipo u otro tipo de daño. Por el contrario, se está comprobando que los costos en facturas de energía e infraestructura se podrían reducir a la mitad con estas técnicas.

La refrigeración por inmersión ya se utilizó con los primeros ordenadores. Es el caso del fabricante americano de supercomputadoras Cray, que la usó para una de sus máquinas en la década de los ochenta, ganándose el apodo de Bubbles (Burbujas). Pero el método no se extendió entonces en parte por el alto costo y por los efectos destructivos para la capa de ozono de los refrigerantes de la época.

Sin embargo, Iceotope y Allied Control utilizan nuevos tipos de fluidos, incluyendo uno de la multinacional estadounidense 3M llamado Novec 1230. 3M asegura que no daña la capa de ozono y se ha eximido además de la lista de compuestos orgánicos volátiles emitidos por la Agencia de Protección Ambiental de EEUU.

Según el presidente ejecutivo de Iceotope, Peter Hopton, Novec tendrá siempre más poder de enfriamiento que el aceite mineral. Sin embargo, Christiaan Best, presidente ejecutivo de Green Revolution, afirma que el aceite mineral es casi tan eficaz y mucho menos costoso.

Uno u otro, lo cierto es que ambos están demostrando la posibilidad de mejorar la eficiencia. “No estamos hablando de pequeñas cifras, sino de millones de ahorro cada año”, matiza Hopton.