Proyecto Natick, el futuro de los centros de datos bajo el mar es fiable, práctico y sostenible

Microsoft Proyecto Natick
Project Natick, Vessel retrieval Stromness, Orkney. Microsoft - Tuesday 7th to Wednesday 15th of July 2020
El proyecto de investigación de Microsoft, con 864 servidores funcionando durante dos años bajo el mar, termina con éxito.

A principios de este verano, se ha rescatado del fondo marino de las Islas Orcadas, en Escocia, un centro de sellado del tamaño de un contenedor que estaba cubierto de algas, percebes y anémonas. La recuperación, llevada a cabo por parte de especialistas marinos, supuso la fase final de un proyecto de larga duración que ha demostrado la viabilidad de los Centros de submarinos desde un punto de vista logístico, ambiental y, también, económico.

En la primavera de 2018, bajo el nombre Project Natick, desplegó el Centro de Datos Northern Isles a 36 metros de profundidad en lecho oceánico y, durante los dos años siguientes, probó y supervisó el rendimiento y la fiabilidad de los servidores en esa condición tan peculiar. Para conservar los servidores, los investigadores rellenaron la atmósfera del contenedor con nitrógeno, así que, a diferencia de un centro de datos convencional, el Northern Isles no contaba con refrigeración activa, sino que toda la refrigeración que obtenía provenía de las frías aguas del norte de Escocia y era distribuida con mayor eficacia internamente, gracias al nitrógeno.

Los expertos querían confirmar la hipótesis según la cual un contenedor sellado situado en el fondo del océano representa un entorno operativo más estable y fiable que en una instalación convencional en tierra. De hecho, en un centro de datos al uso, la corrosión provocada por el oxígeno, la humedad, las fluctuaciones térmicas y los posibles daños involuntarios ocasionados durante las tareas de mantenimientos son factores adversos habituales.

Con el se ha confirmado la teoría inicial, lo que influye directamente en la estrategia de de los Centros de Datos de Microsoft en torno a la , los residuos y el agua. Además, la ya probada fiabilidad de los Centros de Datos submarinos ha impulsado las conversaciones con un equipo de Azure, la nube de Microsoft, que busca cubrir las necesidades de los clientes que necesitan desplegar y operar centros de datos tácticos y críticos en cualquier parte del mundo.

Estamos poblando el planeta con dispositivos edge, grandes y pequeños. Conseguir que los Centros de Datos sean lo suficientemente fiables como para no necesitar el contacto humano es nuestro sueño.William Chappell, vicepresidente de Mission Systems para Azure.

Prueba de concepto

La idea de construir un Centro de Datos submarino surgió por primera vez en 2014 durante la Think Week, un evento que reúne a los empleados de Microsoft para que compartan ideas innovadoras. El concepto se consideró una vía a explorar para proporcionar servicios en la nube eficientes y más sostenibles a las poblaciones costeras, consiguiendo al mismo tiempo un ahorro energético.

Más de la mitad de la población mundial vive a menos de 190 kilómetros de la costa así que, si se instalan Centros de Datos bajo el agua cerca de las ciudades costeras, las distancias se acortarían, reduciendo la latencia y proporcionando una mayor calidad de servicio.

Además, los mares fríos facilitan el diseño de Centros de Datos más eficientes desde el punto de vista energético, ya que es posible refrigerar los servidores, utilizando un sistema de tuberías de intercambio de calor similar al empleado en los submarinos, reduciendo aún más los costes operativos y garantizando la estabilidad del ambiente interior de la cápsula.

Algas, percebes y anémonas de mar

El equipo del Proyecto Natick de Microsoft acreditó por primera vez que construir un Centro de Datos submarino era factible durante un despliegue de 105 días en el Océano Pacífico, en 2015. La fase II del proyecto incluyó la contratación de especialistas marinos en logística, construcción de buques y energía renovable para demostrar que el concepto se podía llevar a la práctica a mayor escala.

El Centro de Datos Northern Isles fue fabricado por Naval Group y su subsidiaria Naval Energies, que emplea a expertos en defensa naval y energía renovable marina. Green Marine es la empresa con sede en las Islas Orcadas, que apoyó a Naval Group y Microsoft en la implementación, mantenimiento, monitorización y recuperación del Centro de Datos, que el equipo de Proyectos Especiales de Microsoft sometió a prueba durante dos años. En ese periodo, la cápsula acumuló una considerable capa de algas, percebes y anémonas.

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Limpieza a fondo y recolección de datos

Una vez que fue retirado del fondo marino, el equipo de Green Marine limpió en profundidad la cápsula hermética que alojaba los 864 servidores y el sistema de refrigeración.

A posteriori, los investigadores insertaron tubos de prueba a través de una válvula en la parte superior del contenedor para recolectar muestras y analizarlas en las oficinas centrales de Microsoft, en Redmond. El Centro de Datos fue cargado en un camión, y dirigido a las instalaciones de Nigg Energy Park de Global Energy Group en el norte de Escocia. Ahí, Naval Group retiró la tapa en un extremo y sacó los racks de servidores, mientras Fowers y su equipo revisaron y recogieron muestras y componentes para poderlos analizar en Redmond.

Los investigadores piensan que este hardware les ayudará a entender por qué los servidores en el Centro de Datos submarino resultan ocho veces más fiables que los instalados en tierra. El equipo tiene la hipótesis de que la atmósfera de nitrógeno, que es menos corrosiva que el oxígeno, y la ausencia de intervenciones de mantenimiento, son las principales razones para esa diferencia. Esto demuestra la practicidad y fiabilidad de alojar Centros de Datos submarinos para satisfacer las necesidades de computación en la nube.

Energía, residuos y agua

Project Natick eligió las Islas Orcadas debido a que, en esta ubicación, la red eléctrica se abastece al 100% de energía eólica, solar y marina, así como gracias tecnologías experimentales de energía verde, bajo la supervisión del Centro Europeo de Energía Marina. Se trata de un entorno perfecto para extrapolar conclusiones sobre el funcionamiento de un Centro de Datos que use energía más sostenible.

“Hemos podido funcionar muy bien en lo que la mayoría de los Centros de Datos terrestres consideraría una red poco fiable. Tenemos la esperanza de que, con nuestros hallazgos, reduzcamos la complejidad de la infraestructura dedicada a la estabilidad y fiabilidad de la red eléctrica”, menciona Fowers.

Su compañero Cutler, en cambio, ya ha comenzado a pensar en nuevos escenarios como la co-localización de un Centro de Datos submarino y una granja eólica marina. Incluso con vientos ligeros, es probable que la producción energética fuese suficiente para cubrir la demanda del Centro de Datos mientras que, como último recurso, una línea eléctrica desde la costa podría ser incluida con el cableado de fibra óptica necesario para transportar los datos.

Otros beneficios relacionados con la sostenibilidad podrían incluir la eliminación del uso de piezas de repuesto. En un centro de datos con las luces apagadas, todos los servidores podrían ser intercambiados una vez cada cinco años. La alta fiabilidad de los servidores significa que los pocos que fallen y no se puedan utilizar, sólo tengan que ser desconectados.

Además, Project Natick ha demostrado que los Centros de Datos pueden ser operados y mantenidos refrigerados aprovechando las bajas temperaturas del océano, sin consumir recursos de alto valor, como es el agua dulce.

Pasos a seguir

Ahora los investigadores de Project Natick se están centrando en cómo escalar los Centros de Datos submarinos para impulsar a toda la suite de servicios de nube de Microsoft Azure, lo que podría requerir la integración de una docena o más de contenedores del tamaño del de Northern Isles.

En definitiva, con Project Natick, Microsoft ha comprobado la viabilidad de una alternativa potente que promete fiabilidad y velocidad de implementación y que, sobre todo, opera con energía renovable, lo que está ligado con el compromiso medioambiental de la empresa con la forma de operar de los Centros de Datos. Microsoft, de hecho, está trabajando para obtener acuerdos de adquisición de energía renovable de forma que, a mediados de esta década, se cubra con ella el 100% de la energía diaria que demandan sus Centros de Datos.

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