Pesquisa do Google: o poder de computação de celulares antigos de 25 a 50 anos é equivalente ao de servidores, e as emissões de carbono são significativamente menores do que em novos hardwares

O Google Research publicou em 14 de junho, em seu blog oficial, uma pesquisa propondo uma forma de transformar smartphones aposentados em nós de computação para um data center; o dado central é que a capacidade de processamento de 25 a 50 celulares antigos equivale à de um único servidor moderno, e o desempenho do núcleo do Pixel Fold de 2023 superou, na maioria dos testes de referência, os servidores padrão de data center ASUS RS720A-E11.

Resultados do teste de confirmação SPEC CPU2017: núcleo de desempenho do Pixel Fold em comparação com o ASUS RS720A-E11

De acordo com os dados de benchmark confirmados pelo blog oficial do Google Research:

Combinações de teste: núcleo de processador de desempenho do Pixel Fold de 2023 vs ASUS RS720A-E11, servidor de data center

Ferramenta de benchmark: SPEC CPU2017 (avaliação de desempenho de CPU padrão do setor)

Resultados: o núcleo de desempenho do Pixel Fold superou a atuação de núcleo único do servidor ASUS RS720A-E11 em grande parte dos itens de teste

Explicação do Google Research: chips de smartphones são refinados por anos para desempenho por watt, devido às limitações de energia dos dispositivos móveis; já os servidores de data center têm como foco processar múltiplos núcleos em paralelo, com grande memória e alta taxa de I/O, e o desempenho de núcleo único não é uma prioridade de projeto.

Especificações da conversão: manter a placa-mãe, desmontar o restante, substituir o software por Linux

De acordo com os passos de conversão confirmados da proposta do Google Research:

Camada de hardware: remover tela, bateria, gabinete e módulo de câmera, mantendo a placa-mãe. Conforme a avaliação interna de pegada de carbono do Google, a placa-mãe representa cerca de 50% do carbono contido em um smartphone inteiro.

Camada de software: substituir o userspace do Android para dispositivos móveis por uma distribuição Linux genérica; desativar mecanismos de proteção voltados ao consumo, como o “low memory killer” (essa funcionalidade é projetada para manter a interface do celular fluida; em ambientes de servidor em nuvem, ela interfere na alocação normal de memória).

Arquitetura em cluster: 25 a 50 celulares formam um cluster auto-gerenciado, com aplicações em contêineres combinadas com orquestração Kubernetes; para as cargas de trabalho de nível superior, o comportamento do cluster equivale a uma única máquina em nuvem.

Dados obtidos em testes e plano de 2.000 celulares da UC San Diego

Testes reais já concluídos com 20 celulares: no pico do horário de submissão de tarefas de turmas com mais de 75 alunos, o atraso de pontuação do cluster de 20 celulares ficou abaixo do backend AWS padrão; a capacidade de computação de cada celular é, em média, equivalente a uma instância AWS t3.micro (2 CPUs virtuais, 1GB de memória).

O plano de 2.000 celulares da UC San Diego (prazo-alvo, ainda em fase de planejamento): o objetivo é dar suporte a cursos de informática como “computação paralela” e “programação de sistemas”; após implantação completa, poderá sustentar simultaneamente centenas de disciplinas, com poder de computação equivalente a cerca de 50 servidores; o custo é uma pequena fração de uma compra convencional; o tempo-alvo para entrar no ar é o outono de 2026. Até 14 de junho de 2026, o cluster da UC San Diego ainda não teve confirmação de conclusão ou entrada em operação.

Problemas em aberto confirmados pela equipe de pesquisa: confiabilidade de hardware de consumo

Questões abertas que a publicação do Google Research marcou de forma explícita: a placa-mãe do celular nunca foi projetada para executar cargas de trabalho de servidor 24 horas por dia; a curva de vida útil de peças e a distribuição de taxas de falha de hardware de consumo ao operar por longos períodos sob alta carga ainda carecem de dados em larga escala e a longo prazo. No cluster de 2.000 celulares da UC San Diego, uma das funções é coletar sistematicamente esse tipo de dado de confiabilidade.

Perguntas frequentes

Por que o desempenho de núcleo único do chip móvel pode superar os servidores de data center?

De acordo com a explicação do Google Research, os chips móveis foram otimizados por anos em eficiência energética (desempenho por watt), devido às restrições rigorosas de bateria dos dispositivos móveis; já os servidores de data center têm como foco processamento paralelo de múltiplos núcleos e alto throughput de I/O, e o desempenho de núcleo único não é um item prioritário. Nos testes de benchmark de núcleo único do SPEC CPU2017, essa diferença faz com que o núcleo de desempenho do Pixel Fold supere a ASUS RS720A-E11 em grande parte dos itens.

Com um cluster de 25-50 celulares, como fazer as aplicações de nível superior parecerem como uma única máquina?

De acordo com a proposta do Google Research, o cluster utiliza aplicações em contêineres com orquestração Kubernetes; para as cargas de trabalho de nível superior, o cluster se apresenta como o comportamento de uma única máquina em nuvem. Os administradores operam por meio das interfaces padrão do Kubernetes, sem precisar gerenciar nós de celulares individuais.

Por que o número de carbono contido nos 50% da placa-mãe é importante para o cálculo de emissões de carbono do projeto?

De acordo com a avaliação interna de pegada de carbono, a placa-mãe representa cerca de 50% do carbono emitido desde a extração de matérias-primas até a saída de fábrica do smartphone. Como o plano de conversão mantém a placa-mãe e desmonta os demais componentes, isso significa continuar utilizando a peça com maior concentração de emissões, maximizando a diluição do carbono existente em vez de transformá-lo no custo afundado de um smartphone descartado.