Усиливающиеся волны жары, лесные пожары и засухи оказывают значительное влияние не только на людей, но и на суперкомпьютеры. Экстремальные погодные условия заставляют привлекать дорогостоящие способы адаптации этих машин.
В 2018 году во время безумной засухи лесной пожар в Калифорнии, известный как Camp Fire, сожг 620 квадратных километров земли, превратив несколько городов почти в пепел и убив по меньшей мере 85 человек.
Катастрофа также оказала влияние далеко от непосредственного места происшествия — от нее пострадал суперкомпьютерный объект Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) в 230 километрах.
Национальный научно-вычислительный центр по энергетическим исследованиям (NERSC) обычно полагается на наружный воздух для охлаждения горячей электроники. Но дым и копоть от пожара заставили инженеров охлаждать рециркуляционный воздух, повышая уровень влажности.
«Тогда мы обнаружили: «Вау, это настоящее событие», – говорит Норм Бурасса, инженер по энергоэффективности в NERSC, обслуживающий около 3000 пользователей в год в областях от космологии до современных материалов.
Через год жаркая и сухая погода снова повредила. Коммунальные предприятия Калифорнии отключили энергоснабжение NERSC из-за опасений, что ветер вблизи LBNL может свалить деревья на линии электропередач, повлекшие новые пожары. Несмотря на то, что у NERSC есть резервные генераторы, многие компьютерные узлов пришлось выключить на несколько дней, говорит Бурасса.
Руководители объектов высокопроизводительных вычислений (HPC) осознают дорогостоящие последствия изменения климата и усиливающих их лесных пожаров и штормов.По словам Натали Бейтс, главы рабочей группы по энергоэффективности HPC, созданной Ливерморской национальной лабораторией (LLNL), центры HPC, включающие как суперкомпьютеры, так и центры обработки данных, очень уязвимы из-за высоких потребностей в охлаждении и огромного аппетита к энергии.
«Экстремальные погодные условия значительно усложняют проектирование и размещение суперкомпьютеров», — говорит она.
Изменение климата может привести не только к перегреву, но и повышенной влажности, снижая эффективность испарительных охладителей, на которые возлагаются многие центры HPC.
Влажность может угрожать самим компьютерам, как NERSC обнаружил во время второго пожара. По словам Бурасса, когда внутренний воздух был рециркулирован, конденсация внутри серверных стоек привела к взрыву в одном шкафу.
Для своего следующего суперкомпьютера, который планируется открыть в 2026 году, NERSC планирует установить энергоемкие холодильные агрегаты, похожие на кондиционеры, которые будут одновременно охлаждать и осушать наружный воздух.
Стоимость такой адаптации побуждает некоторые центры HPC мигрировать в более прохладный и сухой климат, таких как Канада и Финляндия, говорит Николас Дюбе, главный технолог подразделения HPC компании Hewlett Packard Enterprise.
«Мы не можем строить в некоторых местах в дальнейшем, это просто бессмысленно, — говорит он. – Нам нужно двигаться на север».
Но некоторые объекты HPC застряли. Суперкомпьютеры в LLNL используются для имитации взрывов ядерного оружия.По словам главного инженера Анны-Марии Бейли, затраты на перемещение специализированного персонала могут быть непомерно высокими, а калифорнийский объект LLNL очень безопасен.
LLNL изучает возможность переноса своих компьютеров под землю. «Контроль влажности и температуры был бы гораздо легче, – говорит она. – Как в винной пещере».
Однако убегать от изменения климата может быть бесполезно. В 2012 году Национальный центр атмосферных исследований открыл суперкомпьютерный сайт в Шаенне, штат Вайоминг, чтобы воспользоваться прохладным и сухим воздухом региона.
Однако изменение климата привело к более длинным и влажным сезонам гроз, что препятствует охлаждению с помощью испарения. В ответ центр Вайоминга добавил резервную холодильную машину.
«Теперь нужно строить инфраструктуру, отвечающую самым плохим возможным условиям, а это дорого», — говорит Бейтс.
Изменение климата также чревато источником жизни суперкомпьютеров: электроэнергией. HPC-центры потребляют до 100 мегаватт электроэнергии – как средний город.
Глобальное потепление ставит значительные сложности перед одним из наиболее надежных источников электроэнергии для человечества – атомных электростанций. Надежность атомных блоков оказалась под угрозой в результате глобального потепления.
В то же время, высокие температуры могут повысить спрос на электроэнергию другими пользователями. Во время жары в Калифорнии этим летом, когда резко возросло использование кондиционеров, коммунальное предприятие LLNL приказало заведению подготовиться к отключениям электроэнергии от 2 до 8 мегаватт. Хотя отключений не произошло, это был первый раз, когда лабораторию попросили подготовиться к ним, говорит Бэйли.
Многие объекты HPC также активно потребляют воду, подаваемую вокруг компонентов для отвода тепла, и которой будет все меньше, поскольку засухи будут продолжаться или усиливаться.
Десять лет назад Национальная лаборатория Лос-Аламоса в Нью-Мексико инвестировала в водоочистные сооружения, чтобы ее суперкомпьютеры могли использовать переработанные сточные воды, а не драгоценнейшую муниципальную воду, говорит Джейсон Хик, менеджер программы LANL.
Хотя засухи и повышение температуры могут представлять наибольшую угрозу, объект RIKEN HPC в Кобе, Япония, вынужден бороться с перебоями в электроснабжении из-за штормов, которые, как ожидается, будут усиливаться с глобальным потеплением.
В 2018 году была затоплена высоковольтная подстанция, что привело к отключению RIKEN более чем на 45 часов. Также в этом году удар молнии в линию электросети выключил заведение примерно на 15 часов.
Почти 200 проектов центра охватывают такие отрасли, как материаловедение и ядерный синтез, говорит Фумийоси Шоджи, управляющий операциями и компьютерными технологиями. «Если бы наша система была недоступна, эти исследовательские проекты бы остановились», — говорит он.
Бейтс говорит, что будущие суперкомпьютеры должны быть сконструированы таким образом, чтобы они могли снизить производительность и потребность в охлаждении и питании во время плохой погоды. «Мы все еще строим гоночные автомобили, но мы создаем их с педалью газа», — говорит он.
По материалам: Science
