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29/03/2008

Internet tem maior participação no aquecimento global que o tráfego aéreo

Der Spiegel
Manfred Dworschak
Quando o professor Heinz-Gerd Hegering encomenda um novo supercomputador, ele primeiro alerta a companhia elétrica. As linhas de força nos arredores do centro, no interior da Baviera, precisam ser capazes de suportar a carga adicional. "É o suficiente para os engenheiros começarem a suar", disse Hegering.

O novo computador gigante de Hegering, que ele planeja instalar em 2011, não será exatamente eficiente em energia. Na verdade, ele usa tanta energia da rede quanto a necessária para que um trem de alta velocidade de 400 toneladas, plenamente carregado, acelere de zero a 300 km/h.

Hegering dirige o Centro Leibniz de Computação, construído para as universidades de Munique, na cidade vizinha de Garching. O centro já conta com um dos supercomputadores mais poderosos do mundo. O computador fica abrigado em um cubo cintilante da altura de um prédio de 10 andares. Os pesquisadores no centro realizam simulações do nascimento de galáxias ou da expansão de ondas sísmicas. Tamanha computação gera muito calor.

Tubos de metal tão grossos quanto troncos de árvores estão suspensos do teto, constantemente sugando para fora o calor gerado nos gabinetes do computador. Sem eles, os professores que trabalham lá derreteriam. Bombas poderosas injetam rajadas de ar frio pelo piso. Os visitantes, com seus cabelos movimentados pelo ar e cercados pelo barulho do sistema de ar condicionado, experimentam qual seria a sensação da transformação de quantidades assustadoras de dados se transformando em uma força física. A conta de luz mensal do centro é de 120 mil euros (US$ 185 mil).

Em vários andares do prédio semelhante a um cubo estão centrais de força e equipamentos de refrigeração que mantêm os computadores funcionando. As máquinas mais barulhentas são aquelas com volantes pesados, que produzem um alto chiado com sua rotação incessante. Em caso de falta de energia elétrica, as máquinas entram em ação como um raio, alimentando a rede elétrica do prédio. Elas fornecem energia suficiente nestes primeiros segundos críticos para proteger os computadores antes que o sistema de backup e os geradores a diesel entrem em operação.

Impacto em números
Apesar dos dispositivos computadorizados continuarem encolhendo, o maquinário auxiliar ao redor deles está constantemente crescendo. O Centro Leibniz de Computação, inaugurado há apenas dois anos, já é pequeno demais. O próximo computador conterá cerca de 100 mil processadores -em comparação aos 9.728 da atual versão -na mesma quantidade de espaço. Mas o uso de eletricidade e refrigeração, assim como a necessidade de fornecer e extrair energia, aumentará substancialmente, de forma que o centro de computação terá que ser ampliado. A atual estrutura semelhante a um cubo será transformada em um bloco retangular alongado, o espaço nos andares aumentará em mais 50% e o consumo de energia subirá de dois para quase oito megawatts.

"Os custos operacionais não eram tão importantes no passado", disse Hegering. "Atualmente é um fator crítico."

Esta mudança não se limita ao mundo exclusivo dos supercomputadores. Na verdade, ela é muito mais significativa entre os PCs comuns, à medida que o número deles cresce tão rapidamente. A Internet, em particular, é responsável pelo consumo de uma crescente proporção da produção global de energia elétrica. Os centros de computação dos provedores de Internet freqüentemente contêm milhares de PCs usados como servidores. Segundo levantamentos realizados pela firma de pesquisa de mercado IDC, entre 2000 e 2005, o consumo de energia dos computadores de rede dobrou em todo o mundo.

Os PCs, que são ridicularizados nos círculos profissionais como "sopradores de calor", dificilmente podem operar em um modo que economize energia, em parte porque é impossível utilizar milhares de computadores individuais em um centro de computação no mesmo nível. Na verdade, a maioria deles é cronicamente subutilizado.

Por anos, ninguém se importou. No frenesi do boom de Internet, as empresas continuavam adicionando novos computadores, e quando as coisas esquentavam demais em suas salas de computadores, eles simplesmente encomendavam máquinas de refrigeração adicionais. Mas agora que os preços da eletricidade subiram acentuadamente, este consumo de energia se tornou dolorosamente notado. "Atualmente há 50 centavos de custo de eletricidade para cada euro no preço de um servidor. Será 70 centavos até 2009", disse Thomas Meyer, um especialista do IDC.

O setor responde
Não é coincidência que a Google, a gigante dos mecanismos de busca, está construindo seu mais novo centro de computação perto da barragem de Dalles, uma imensa usina hidrelétrica no Oregon. Comprar eletricidade diretamente da usina custa um quinto do que a Google pagaria na Califórnia. Além disso, o rio Columbia oferece água barata para operar as oito torres de refrigeração de vários andares, projetadas para lidar com o calor das dezenas de milhares de computadores.

Os usuários estão acostumados aos resultados de suas buscas aparecerem na tela de seus computadores quase que magicamente. Cálculos estão sendo realizados para determinar quanto consumo de energia está envolvido em uma simples busca no Google. Dependendo do dado inicial, uma busca no Google consome eletricidade suficiente para acender uma lâmpada econômica de 11 watts por 15 minutos a uma hora.

Enquanto a Google se recusar a divulgar os números, estes cálculos permanecerão apenas um jogo de adivinhação. Mas uma coisa é certa: em 2006, segundo um estudo encomendado pelo Ministério do Meio Ambiente alemão, os cerca de 50 mil centros de computação da Alemanha consumiram tanta eletricidade quanto uma usina nuclear era capaz de produzir no mesmo intervalo de tempo.

Esta sede por energia também afeta o clima. Economistas da Gartner, uma firma de pesquisa de tecnologia da informação com sede nos Estados Unidos, estimam que a tecnologia de informática (incluindo telefones, redes sem fio e impressoras) atualmente é responsável por 2% de todas as emissões de dióxido de carbono -ou, em outras palavras, tanto quanto todo o tráfego aéreo.

Estes números revelam que a leveza desincorporada do mundo dos dados é apenas uma ilusão. Na verdade, é um mundo construído em um mundo real de fábricas de processamento de dados que, quando se trata de consumo de energia, lembram os primórdios da industrialização. A computação com elétrons é tão física quanto o derretimento do aço ou a produção de chapas de metal. Em ambos os casos, ninguém se importava muito com o consumo de recursos durante suas fases iniciais.

Um servidor próprio
A provedora de Internet 1&1 opera um de seus três centros de computação alemães na cidade de Karlsruhe. O prédio foi construído com a aparência de um depósito, aparentemente para impedir que alguém tenha a idéia nefasta de romper uma das artérias vitais da sociedade informatizada. O centro de computação é um dos 10 maiores consumidores de eletricidade de Karlsruhe.

A 1&1 vende hospedagem de páginas para seus clientes e conexões de banda larga. Como a empresa, uma provedora de baixo custo, precisou manter seus custos baixos desde o início, ela usa um software desenvolvido por ela mesma para armazenar centenas de páginas em um único computador de rede. Mas 30 mil dos computadores no prédio da 1&1 em Karlsruhe operam ininterruptamente para clientes individuais, como se fossem pequenas empresas, que pagam uma taxa adicional por este serviço exclusivo. Estes servidores privados freqüentemente usam apenas 10% da capacidade, enquanto alguns permanecem quase que sempre ociosos. Mesmo assim, eles ainda consomem metade da eletricidade que um computador em pleno uso.

Alguns clientes precisam da segurança de ter seu próprio PC dedicado. Mas outros provavelmente estão mais interessados no privilégio de dispor de algo semelhante a uma casa de férias própria no mundo digital. A taxa mensal de 69 euros (cerca de R$ 210) não os assusta e a demanda pelo serviço está crescendo.

Poupando mais que o meio ambiente
As grandes empresas, por outro lado, são bem mais sensíveis às pressões de custo. Muitas já começaram a reunir sua tecnologia de informática dispersa em menos endereços, para que o equipamento possa ser usado de forma mais eficiente. O Citigroup, por exemplo, está construindo um megacentro de informática e mais econômico no consumo de eletricidade em Frankfurt, para seus ativos europeus e africanos, que o banco enaltece como uma contribuição para a proteção do clima. O novo centro permitirá que o Citigroup feche muitas centrais de dados menores.

A fabricante de computadores IBM, que antes operava 160 centros de computação em todo o mundo, está especialmente determinada a centralizar suas operações. Hoje, a IBM conta com apenas sete centros de computação e espera desenvolver um novo setor baseado na crescente conscientização da energia. A empresa anunciou sua iniciativa "Big Green", na qual planeja dedicar US$ 1 bilhão por ano para o desenvolvimento de tecnologia de informática "verde", que proteja o clima.

O esforço da IBM se concentra no computador mainframe. Tecnologia complexa permite que estes computadores operem como uma amálgama de PCs individuais e, conseqüentemente, possam substituir centenas de computadores individuais a uma fração de seu custo operacional combinado. Isto porque é alocado aos computadores paralelos individuais apenas a potência de computação do mainframe que de fato precisam. A tecnologia, conhecida no setor como "virtualização", utiliza o hardware de forma bem mais eficiente em todos os aspectos. "Nós economizamos até 80% em consumo de energia fornecendo o mesmo poder de computação", disse Thomas Tauer, o especialista da IBM.

A empresa agora sonha em um retorno dos computadores mainframe, que já dominaram o mundo da informática. Ironicamente, a marcha para a vitória do PC barato transformou esta espécie em uma curiosidade do passado. Com a exceção de grandes bancos e seguradoras, ninguém mais parecia precisar dos gigantes caros e volumosos. Mas agora os dinossauros estão de volta e a IBM informa um aumento da demanda.

Poder nos números
Todavia, poucas empresas têm necessidade de um mainframe próprio. O futuro destes gigantes está no aluguel, em vez da venda, de seu poder de computação. "Nem toda empresa de pequeno e médio porte precisa de seu próprio centro de computação", disse Heinz-Hubert Weusthof, um especialista da IBM. "Pelo menos parte do trabalho poderá ser terceirizado."

Empresas como a IBM e a HP já oferecem mainframes centrais para serviços que podem ser alugados por meio de conexões de dados de alta velocidade, seja para contabilidade da folha de pagamento de uma fornecedora de autopeças ao controle de estoques de uma rede de varejo. Para os clientes, isto é como dispor de processamento eletrônico de dados direto da tomada.

Este tipo de centralização, que está em andamento há algum tempo, agora é anunciado como bom para o meio ambiente. A IBM, por exemplo, visa dobrar o desempenho de seus próprios centros de computação nos próximos anos sem aumentar o consumo de energia.

Lidando com o calor
O fator mais importante na economia de energia é a dissipação do calor. Até agora, o hábito no setor era resfriar todo o centro de computação como refrigeradores. Mas agora soluções mais inteligentes estão surgindo, como soprar ar frio diretamente nos processadores quentes e sugar o ar aquecido antes que se misture ao caro ar resfriado.

É claro, isto não muda o fato de mais e mais calor estar escapando sem uso para a atmosfera. Cada watt de eletricidade usado para rodar um computador precisa ser eliminado na forma de calor. Por que não usar o calor gerado como fonte de aquecimento do prédio? Uma empresa com um centro de computação no porão não poderia eliminar seu sistema de aquecimento?

Na maioria dos casos, preocupações de segurança impediam este uso. Bancos e seguradoras, por exemplo, dependem de centros de computação com múltiplas salvaguardas contra falhas. Como regra, eles possuem duas linhas principais independentes para o transformador da companhia elétrica. Além disso, os centros de computação precisam ficar abrigados em prédios isolados, para que incidentes -como vazamentos de água ou incêndios- não possam colocar em risco operações sensíveis. Por este motivo, a maioria das centrais de dados fica localizada em áreas industriais ou no campo.

O professor Hegering não está sujeito a estes procedimentos rigorosos em seu centro em Garching. Apesar de seu supercomputador contar com o nome impressionante de "Computador Federal de Máxima Performance" (o que significa que todas as universidades alemãs têm acesso a ele), uma falta de energia elétrica ocasional não é um problema tão sério no mundo da computação acadêmica. "Quando isto acontece, nós apenas retomamos do ponto onde paramos", disse Hegering.

Isto permite que o Centro Leibniz de Computação conduza o calor gerado pelos processadores por canos de água até uma ala administrativa adjacente do prédio. No inverno, o supercomputador aquece os escritórios dos 140 funcionários. O administrador Herbert Huber está satisfeito com o grau de conforto nos escritórios. "Nós dispomos de um sistema convencional de aquecimento, mas apenas como apoio", disse Huber. "Eu nunca tive que usá-lo." Os centros de computação consomem quantidades imensas de energia e o uso deles está crescendo astronomicamente. Soluções criativas estão sendo procuradas -e encontradas George El Khouri Andolfato

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