Baterías de información para aprovechar el excedente de energía renovable

La conciencia sobre sostenibilidad medioambiental está dando lugar a ideas muy innovadoras, como la que proponen dos investigadores californianos. En el artículo que han publicado en la revista ACM Energy Informatics Reviwe, del que se hacen eco en el medio ScienceDaily, Raghavan y Jennifer Switzer describen el concepto de batería de información, un enfoque con el que se podría reducir el coste energético en los centros de datos y reducir sus emisiones de carbono. Al igual que las baterías convencionales transforman una forma de energía en otra para su almacenamiento, las baterías de información permitirían almacenar los resultados de ciertas operaciones de cálculo para su aprovechamiento posterior.

Esta idea pretende resolver dos retos a los que se enfrentan muchos centros de datos, que es la necesidad de disponer de energías renovables para sus operaciones, abandonando el uso de generadores basados en otras fuentes de energía, y de satisfacer la demanda de cómputo sin elevar excesivamente los costes. Actualmente muchos centros de datos están adoptando fuentes de energía renovables, pero los generadores eólicos o solares no garantizan un suministro masivo constante. De hecho, en muchos casos se producen picos de generación en horarios y épocas del año en las que no hay tanta demanda de energía.

Almacenar este excedente mediante baterías resulta muy costoso para las compañías eléctricas y para industrias como centros de datos, por lo que mucha acaba desechándose. Mientras tanto, en los momentos de máxima actividad de los centros de datos y otras industrias los proveedores de energía se ven forzados a recurrir a otras fuentes no renovables y más contaminantes para suplir la demanda. En opinión de Raghavan, a este paso la energía renovable que se desperdicie cada año en California equivaldrá a la que se consuma anualmente en la ciudad de Los Ángeles.

Por ello han desarrollado esta idea de baterías de información, que se basa en aprovechar este excedente de energía para realizar operaciones de cálculo especulativas en grandes centros de datos. Muchas de estas instalaciones llevan a cabo operaciones predecibles entre algunas de sus principales cargas de trabajo, como las de reproducción de vídeo, entre otras.

Raghavan comenta que “si podemos predecir posibles cálculos que podrían ocurrir en el futuro, podemos hacer esos cálculos ahora, mientras haya energía disponible, y almacenar los resultados”. Como ejemplo explica que todos los días los centros de datos de YouTube transcodifican 700.000 horas de vídeo a diferentes resoluciones, operaciones que son relativamente predecibles y que se podrían llevar a cabo en esos momentos en que hay excedente de energía renovable.

A continuación, los resultados de estos cálculos se almacenarían en servidores para su uso posterior, cuando haya menos energía renovable disponible en la red. Con ello se trasladarían grandes volúmenes de consumo de energía a momentos en que esta es más económica, reduciendo el costo de las operaciones en el centro de datos. Además, estos investigadores dicen que el sistema sería flexible, ya que los cálculos que se realizan por adelantado no necesitan coincidir exactamente con los que se realizarán en un momento posterior.

Según Raghavan, “apoyamos la precomputación de muchos fragmentos de computación y luego podemos elegir pequeñas piezas de computación realizadas antes, como piezas de un rompecabezas, y ensamblarlas para calcular rápidamente una tarea computacional totalmente nueva”. Está convencido de que para ciertos tipos de cargas de trabajo las baterías de información podrían ser más eficientes que las baterías de iones de litio pensadas para almacenar el excedente de energía renovable.

Aunque esta eficiencia depende de múltiples factores, como el tipo de operaciones de cálculo y la previsibilidad de la energía, opina que esta fórmula de almacenamiento de datos resultaría más rentable en términos económicos y energéticos. En su trabajo incluyen un diseño y una implementación de prueba de concepto de un sistema que generaría cero emisiones de carbono, compuesto entre otras cosas por redes neuronales recurrentes para predecir la futura disponibilidad de energía y las próximas tareas de cómputo que se realizarán en el centro de datos.

Y también una memoria caché para almacenar las funciones y un compilador modificado para alterar automáticamente el código empleado para almacenar y recuperar los resultados de los cálculos. Explican que esta infraestructura podría estar distribuida geográficamente y abarcaría diferentes centros de datos pequeños, cada uno en una región del país donde la producción eólica o solar sea elevada y se genere excedente.

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