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O centro de dados do CERN (Imagem: CERN)
A estratégia do CERN para mitigar o impacto ambiental do consumo de energia incorrido pelo processamento de dados.
Cerca de 90 petabytes de dados são produzidos a cada ano pelos experimentos do LHC e outros 25 petabytes por outros experimentos não-LHC. Processar e armazenar essas grandes quantidades de dados torna o CERN um dos ambientes de computação mais exigentes no mundo da pesquisa, e a poderosa infraestrutura de TI da Organização vai além da física de partículas para dar suporte a muitas outras disciplinas e campos.
Existem várias implicações ambientais relacionadas com o uso de tecnologias digitais e infraestruturas de TI, sendo as principais a vida útil dos equipamentos e infraestruturas de computação e o consumo de energia relacionado ao processamento e armazenamento de dados.
Em geral, a vida útil de um servidor de TI no CERN é de quatro anos. No entanto, esses ciclos de vida evoluem o tempo todo: apenas dez anos atrás, o hardware do Data Center tinha uma vida útil muito menor. Desde 2012, o CERN doa regularmente equipamentos de computação que não atendem mais aos seus padrões de eficiência altamente específicos, mas ainda são mais do que adequados para ambientes menos exigentes.
O consumo de energia relacionado ao processamento de dados representa cerca de 75% da energia usada para atividades de data center no CERN, com armazenamento de dados representando o restante. O departamento de TI da Organização opera o Data Center CERN no site de Meyrin, bem como um segundo hub de rede em Prévessin e dois data centers modulares em caráter temporário. Em 2021, o centro de dados principal do CERN tinha uma necessidade média de energia de 4,14 MW para a sua carga de TI, representando a taxa a que a energia foi utilizada, o que resultou num consumo total de energia de cerca de 37 GWh ao longo do ano. Este valor de consumo de energia inclui a refrigeração necessária para o funcionamento do Data Center. Para referência, correspondeu a cerca de 4% do consumo total de energia do CERN em 2021 (que ascendeu a 954 GWh).
O atual edifício do CERN Data Center foi construído em 1972 e abrigou uma grande variedade de equipamentos ao longo dos anos, de mainframes a supercomputadores e de computação básica a computação em rack de hoje. Equipes de especialistas examinam continuamente o status do equipamento de computação e planejam cuidadosamente os cronogramas ideais para manutenção e atualizações, com base em cálculos detalhados relacionados ao desempenho, custo e eficiência energética. Esse planejamento também é feito para armazenamento de dados: uma das principais vantagens dos drives de fita usados no Data Center para armazenamento de longo prazo é que eles não consomem energia quando não estão sendo gravados ou lidos.
Um novo data center será construído em breve no site de Prévessin, com entrada em operação prevista para o segundo semestre de 2023. A eficiência energética é uma consideração central neste projeto, com um plano para incluir um sistema de recuperação de calor que poderá ser usado para aquecer edifícios no site. Espera-se que a capacidade inicial de TI disponível seja de 4 MW, com possíveis atualizações previstas em um estágio posterior. O CERN pretende que o novo centro de dados tenha uma eficácia de utilização de energia (PUE – um indicador utilizado para medir a eficiência energética de um centro de dados) superior a 1,1. Para colocar isso em contexto, a PUE média global para grandes data centers é de cerca de 1,5, com novos data centers geralmente atingindo uma PUE entre 1,2 e 1,4.
Hoje, o Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) consiste em 170 centros de computação em 42 países. Com o CERN Data Center em seu centro, o WLCG agora fornece 1 milhão de núcleos de computador e 1 exabyte de armazenamento. As equipes do CERN e dos experimentos estão trabalhando duro para modernizar os códigos, encontrando maneiras de torná-los mais eficientes no hardware mais recente, economizando recursos e energia. A escala dessa rede global significa que pequenas economias de eficiência em códigos populares podem fazer uma grande diferença.
Quando o LHC de alta luminosidade começar a funcionar no final de 2028, espera-se que a capacidade total de computação exigida pelos experimentos seja 10 vezes maior do que hoje. Um foco principal é estabelecer novas abordagens inovadoras para as principais tarefas de computação, geralmente baseadas em aprendizado de máquina e outras tecnologias relacionadas, para ajudar a reduzir a quantidade total de recursos de computação necessários e, assim, desempenhar um papel vital na redução do consumo de energia.
Em 2017, a comunidade de física de alta energia produziu um roteiro para software HEP e P&D de computação para a década de 2020 que explora futuros desafios de software. Ele discute melhorias na eficiência, escalabilidade e desempenho do software, bem como novas abordagens, como a modernização do código que pode ser executado com mais eficiência no hardware mais recente para gerar economias significativas de energia. Com base nesse roteiro, o WLCG e os experimentos do LHC desenvolveram uma estratégia de computação HL-LHC , cuja implementação é regularmente revisada pelo comitê científico do LHC (LHCC).
Em janeiro de 2022, o departamento de TI do CERN lançou um estudo de impacto sobre o consumo de energia para armazenamento e processamento de dados. O objetivo é obter estimativas mais abrangentes e precisas em diferentes usos e instalações, ajudando o departamento a criar uma infraestrutura de TI com maior eficiência energética. Os resultados do estudo são esperados ainda este ano.
Fonte: CERN / Publicação em 08-03-2022
https://home.cern/news/news/cern/environmental-awareness-challenges-cerns-it-infrastructure
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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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