La com­put­a­ción de alto ren­di­mi­ento, tam­bién cono­cida como High-Per­for­mance Com­pu­ting (HPC), se ha con­vert­ido en un método clave en muchos cam­pos cien­tí­fi­cos, como la inves­ti­ga­ción farm­a­coló­gica o climá­tica. Sin embargo, los cen­tros de datos con super­or­den­a­do­res que con­su­men mucha ener­gía emi­ten una can­ti­dad con­sidera­ble de CO₂. «Redes de super­or­den­a­do­res opti­mizadas ener­gé­ti­ca­mente medi­ante el uso de ener­gía eólica» (ESN4NW): detrás de este título se esconde un nuevo proyecto cola­bo­ra­tivo a nivel nacio­nal diri­gido por el SICP (Soft­ware Inno­va­tion Cam­pus Pader­born) de la Uni­ver­si­dad de Pader­born. En cola­bora­ción con West­fa­len­WIND IT, una empresa miem­bro del SICP, y su marca wind­CORES, sur­gió la idea de des­ar­rol­lar una nueva infraes­truc­tura de HPC con un enfo­que sos­teni­ble. El Minis­te­rio Fede­ral de Edu­ca­ción e Inves­ti­ga­ción (BMBF) va a finan­ciar el proyecto durante los pró­xi­mos tres años con unos 2,5 mil­lo­nes de euros. El con­sor­cio tam­bién cuenta con la Uni­ver­si­dad de Pas­sau, el Insti­tuto Fraun­ho­fer de Fia­bil­idad y Micro­in­te­gra­ción (IZM), así como las empre­sas Aix­pert­Soft GmbH, Rit­tal, Atos Deutsch­land y Zattoo. 

Sum­i­nis­tro de ener­gía neu­tro en car­bono para los cen­tros de datos

Los socios del proyecto inves­tigan y demues­tran jun­tos el poten­cial de los llama­dos «wind­CORES». Se trata de aero­ge­nera­do­res que alber­gan cen­tros de datos en sus tor­res y los abas­te­cen con la ener­gía eólica generada in situ, de forma prác­ti­ca­mente neu­tra para el clima. El obje­tivo del proyecto es des­ar­rol­lar la infraes­truc­tura y la gestión ope­ra­tiva de un clús­ter de HPC den­tro de varios aero­ge­nera­do­res. La ener­gía reno­va­ble directa y dis­po­nible a nivel local se inte­grará en la gestión ope­ra­tiva para apro­ve­charla al máximo. Ade­más, tam­bién se ten­drá en cuenta el calor resi­dual generado como fac­tor limitante. 

A modo de demo­stra­ción, se va a seguir y poner en prác­tica un enfo­que arqui­tec­tó­nico alter­na­tivo que vaya más allá del estado actual de la téc­nica. Los socios del proyecto están des­ar­rollando una infraes­truc­tura que, medi­ante un uso inten­sivo de datos y méto­dos de inte­li­gen­cia arti­fi­cial (IA), ajusta con­ti­nu­a­mente la poten­cia de cál­culo del clús­ter HPC des­cen­tra­liz­ado a tra­vés de una pla­ta­forma ope­ra­tiva. El clús­ter se dis­tri­buye entre varios aero­ge­nera­do­res y debe apro­vechar al máximo la dis­po­ni­bil­idad fluc­tu­ante de ener­gía. Ade­más, el proyecto inves­tiga el impacto de dife­ren­tes arqui­tec­tu­ras y estra­te­gias de fun­cio­na­mi­ento en la eva­lu­ación de la sos­teni­bil­idad del sis­tema obje­tivo. Para la gestión basada en IA se nece­si­tan modelos de com­por­ta­mi­ento y pre­dic­ción sobre la infraes­truc­tura y la red eléc­trica local, que aún no están dis­po­nibles. «Los retos cien­tí­fi­cos y téc­ni­cos del proyecto resi­den, entre otras cosas, en la reco­pil­a­ción y el uso inten­sivo de datos (red eléc­trica e infraes­truc­tura), en la inte­gra­ción de la inte­li­gen­cia arti­fi­cial en los cir­cui­tos de con­trol, así como en la com­bi­nación sis­té­mica de todos los modelos medi­ante un gemelo digi­tal», explica el Dr. Gun­nar Scho­ma­ker, responsable del SICP. «Lo más importante son las pre­dic­cio­nes sobre la dis­po­ni­bil­idad local de ener­gía en fun­ción de las con­di­cio­nes meteo­roló­gi­cas, así como los modelos de com­por­ta­mi­ento pre­cisos de todos los sis­te­mas que inter­ac­túan entre sí en cuanto a su con­sumo de ener­gía y emi­sión de calor», añade Schomaker. 

Un con­cepto inno­va­dor con un sis­tema de cam­bio inteligente

Una carac­te­rí­stica espe­cial e inno­va­dora del proyecto es que la torre de un aero­ge­nera­dor se inte­gra como posi­ble sum­i­dero de calor cuando no hay nin­gún recep­tor de calor resi­dual o este no lo nece­sita en ese momento. La torre puede absor­ber enton­ces el calor resi­dual de los sis­te­mas infor­má­ti­cos y enfri­arlo. Esta fun­ción, junto con la dis­po­ni­bil­idad de ener­gía, ser­virá de guía para el fun­cio­na­mi­ento del clús­ter de HPC. En con­creto, esto signi­fica que el sis­tema solo fun­ciona cuando hay ener­gía reno­va­ble dis­po­nible y el calor resi­dual se puede disi­par de forma prác­ti­ca­mente neu­tra en CO₂. En un pri­mer momento, el proyecto se cen­tra en la via­bil­idad téc­nica y econó­mica, la demo­stra­ción fun­cio­nal y didác­tica de la gestión ope­ra­tiva, así como en la eva­lu­ación de la sos­teni­bil­idad del sis­tema a lo largo de su ciclo de vida ampli­ado. Sin embargo, se espera que los resul­ta­dos pre­vis­tos sean apli­ca­bles no solo a los aero­ge­nera­do­res, sino tam­bién a otros sis­te­mas HPC con genera­do­res y usua­rios de calor residual. 

«El proyecto aborda espe­cial­mente los retos de la tran­si­ción ener­gé­tica y la digi­ta­li­za­ción. Que­remos demo­strar que la cre­ci­ente demanda ener­gé­tica de la digi­ta­li­za­ción no supone un obstá­culo para una mayor sos­teni­bil­idad y que estas nece­si­d­a­des de cre­ci­mi­ento tam­bién se pue­den cubrir de forma fle­xi­ble, tanto en el tiempo como en el espa­cio, medi­ante ener­gías reno­v­a­bles», explica el Dr. Fiete Dub­berke, direc­tor gene­ral de West­fa­len­WIND IT, al descri­bir los obje­tivos del proyecto. «Para ello, nos plan­teamos las sigu­i­en­tes preg­un­tas: ¿cómo pode­mos ges­tio­nar el calor resi­dual de los más diversos sec­to­res indus­tria­les, es decir, cómo pode­mos apro­ve­charlo? ¿Qué sis­te­mas de pro­duc­to­res y usua­rios con­viene conec­tar y qué tareas pue­den asu­mir los méto­dos de inte­li­gen­cia arti­fi­cial?», explica Scho­ma­ker. El con­cepto «wind­CORES», galar­do­nado con el «Pre­mio Ale­mán de Cen­tros de Datos», ya ha demostrado que la inte­gra­ción de un aero­ge­nera­dor con un cen­tro de datos tam­bién se puede lle­var a cabo con éxito desde el punto de vista económico.