Google Research: 25-50 antiguos teléfonos móviles equivalen a la capacidad de servidores, con una huella de carbono muy inferior a la de hardware nuevo

Google Research publicó el 14 de junio, en su blog oficial, un estudio en el que propone una solución para convertir teléfonos inteligentes retirados en nodos de cómputo de un centro de datos; el dato central es que la potencia de cálculo de 25 a 50 teléfonos antiguos equivale a la de un servidor moderno, y en 2023 el rendimiento del núcleo de la prueba principal de Pixel Fold superó la mayoría de los casos de prueba del servidor estándar para centros de datos ASUS RS720A-E11.

Resultados de la prueba de confirmación SPEC CPU2017: el núcleo de rendimiento de Pixel Fold frente a ASUS RS720A-E11

De acuerdo con los datos de referencia confirmados por el blog oficial de Google Research:

Combinación de prueba: núcleo de procesador de rendimiento del Pixel Fold de 2023 vs ASUS RS720A-E11, servidor de centro de datos

Herramienta de referencia: SPEC CPU2017 (evaluación estándar de rendimiento de CPU en la industria)

Resultados: el núcleo de rendimiento de Pixel Fold supera en la mayoría de los casos la actuación de un solo núcleo del servidor ASUS RS720A-E11

Explicación de Google Research: los chips de los teléfonos inteligentes, debido a las limitaciones de energía de los dispositivos móviles, han sido perfeccionados durante años en términos de rendimiento por vatio; el enfoque de diseño de los servidores de centro de datos está en el paralelismo de múltiples núcleos, la memoria grande y el rendimiento de E/S, y el rendimiento de un solo núcleo no es una prioridad de diseño.

Especificación de la conversión: conservar la placa base, desmontar todo lo demás y reemplazar el software por Linux

Según los pasos de conversión confirmados de la propuesta de Google Research:

Capa de hardware: retirar la pantalla, la batería, la carcasa y los módulos de cámara, conservando la placa base. De acuerdo con la evaluación interna de huella de carbono de Google, la placa base representa aproximadamente el 50% de la huella de carbono contenida en el teléfono completo.

Capa de software: reemplazar el userspace de Android para móviles por una distribución Linux genérica; desactivar mecanismos de protección de consumo como «low memory killer» (esta función está diseñada para mantener la interfaz del teléfono fluida y, en un entorno de servidor en la nube, interfiere con la asignación normal de memoria).

Arquitectura del clúster: 25 a 50 teléfonos forman un clúster auto gestionado; combinando aplicaciones en contenedores con la orquestación de Kubernetes, para las cargas de trabajo de nivel superior, el comportamiento del clúster es equivalente al de una sola máquina en la nube.

Datos medidos y el plan de UC San Diego de 2.000 teléfonos

Se completó la medición real de 20 teléfonos: en el horario pico de envíos de tareas en cursos de más de 75 personas, la latencia de puntuación del clúster de 20 teléfonos fue inferior al backend predeterminado de AWS; el rendimiento de cómputo de cada teléfono es aproximadamente equivalente a la instancia AWS t3.micro (2 CPU virtuales, 1GB de memoria).

El plan de UC San Diego de 2.000 teléfonos (plazo objetivo, aún en fase de planificación): el objetivo es apoyar cursos de informática como «cómputo en paralelo» y «programación de sistemas»; tras un despliegue completo, puede soportar simultáneamente cientos de cursos, con una capacidad de cómputo equivalente a unas 50 máquinas servidor; el costo es una pequeña fracción de una compra convencional; el objetivo de puesta en marcha es el otoño de 2026. Al 14 de junio de 2026, el clúster de UC San Diego aún no ha confirmado su finalización o puesta en marcha.

Problemas no resueltos confirmados por el equipo de investigación: confiabilidad del hardware de consumo

Preguntas abiertas marcadas explícitamente como tales en la documentación del estudio de Google Research: las placas base de los teléfonos nunca se diseñaron para ejecutar cargas de trabajo de servidor las 24 horas del día; la curva de vida útil y la distribución de tasas de falla de los componentes de hardware de consumo bajo ejecución prolongada y alta carga, actualmente aún carecen de datos a gran escala y a largo plazo. El clúster de 2.000 teléfonos de UC San Diego, que incluye una de sus funciones, es la recopilación sistemática de este tipo de datos de confiabilidad.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el rendimiento de un solo núcleo de los chips móviles puede superar a los servidores de centro de datos?

Según la explicación de Google Research, los chips móviles se han optimizado durante años en eficiencia energética (rendimiento por vatio) debido a las estrictas limitaciones de batería en dispositivos móviles; mientras que el enfoque de diseño de los servidores de centro de datos está en el procesamiento paralelo de múltiples núcleos y el rendimiento de E/S, y el rendimiento de un solo núcleo no es un objetivo prioritario. En las pruebas de referencia de un solo núcleo de SPEC CPU2017, esta diferencia hace que el núcleo de rendimiento de Pixel Fold supere en la mayoría de los casos a ASUS RS720A-E11.

Con un clúster de 25-50 teléfonos, ¿cómo se logra que las aplicaciones de nivel superior parezcan una sola máquina/servidor?

De acuerdo con la propuesta de Google Research, el clúster utiliza aplicaciones en contenedores con orquestación de Kubernetes, y para las cargas de trabajo de nivel superior, el clúster se presenta como un comportamiento de una sola máquina en la nube. Los administradores operan a través de las interfaces estándar de Kubernetes, sin necesidad de administrar nodos de teléfonos individuales.

¿Por qué es importante el dato de «50% de carbono en la placa base» para el cálculo de emisiones de carbono del plan?

De acuerdo con la evaluación interna de huella de carbono de Google, la placa base representa aproximadamente el 50% de las emisiones de carbono totales del teléfono, desde la extracción de materias primas hasta que sale de fábrica. El plan de conversión conserva la placa base y desmonta el resto de componentes, lo que equivale a seguir utilizando el componente que concentra más emisiones de carbono, en lugar de convertir esos valores en un costo hundido de teléfonos desechados.