أعلنت Google Research في 14 يونيو على مدونتها الرسمية عن دراسة تقترح تحويل الهواتف الذكية المُحالَة للتقاعد إلى عُقد حوسبة داخل مراكز بيانات؛ وتتمثل البيانات الأساسية في أن القدرة الحاسوبية لـ 25 إلى 50 هاتفًا قديمًا تعادل قدرة خادم حديث واحد، وأن أغلب اختبارات النواة الحاسوبية في Pixel Fold لعام 2023 تتفوق على خوادم معيارية لمراكز البيانات من نوع ASUS RS720A-E11.
نتائج الاختبار التحققي SPEC CPU2017: مقارنة نواة أداء Pixel Fold مقابل ASUS RS720A-E11
استنادًا إلى بيانات الاختبار المرجعي المؤكدة في مدونة Google Research الرسمية:
تركيبة الاختبار: نواة المعالج ذات الأداء في Pixel Fold لعام 2023 مقابل ASUS RS720A-E11 لخادم مركز بيانات
أداة القياس: SPEC CPU2017 (معيار صناعي لقياس أداء المعالجات)
نتائج الاختبار: تتفوق نواة الأداء في Pixel Fold في أغلب اختبارات الأداء، متجاوزةً الأداء أحادي النواة لخادم ASUS RS720A-E11
تفسير Google Research: تمّ تحسين شرائح الهواتف الذكية عبر سنوات من أجل كفاءة الأداء لكل واط ضمن قيود الطاقة للأجهزة المحمولة؛ بينما يتمحور تصميم خوادم مراكز البيانات حول المعالجة المتوازية لعدة نوى، والذاكرة الكبيرة، وتدفق الإدخال/الإخراج، ولا تُعد كفاءة أحادية النواة أولوية تصميمية.
مواصفات التعديل: الاحتفاظ باللوحة الأم، وتفكيك كل شيء آخر، واستبدال البرامج بـ Linux
استنادًا إلى خطوات التعديل المؤكدة في خطة Google Research:
طبقة العتاد: إزالة الشاشة والبطارية والهيكل ووحدة الكاميرا، مع الاحتفاظ باللوحة الأم. ووفقًا لتقييم Google الداخلي لبصمة الكربون، تمثل اللوحة الأم نحو 50% من الكربون المتضمن في الهاتف بالكامل.
طبقة البرمجيات: استبدال userspace الخاص بنظام Android للهواتف المحمولة بتوزيعة Linux عامة؛ وإيقاف آليات الحماية الاستهلاكية مثل «low memory killer» (صُممت هذه الوظيفة للحفاظ على سلاسة واجهة الهاتف، لكنها تعيق تخصيص الذاكرة بشكل طبيعي في بيئة خوادم سحابية).
بنية العنقود: يتألف العنقود من 25 إلى 50 هاتفًا تُدار ذاتيًا، مع تشغيل تطبيقات ضمن حاويات وبالاقتران مع تنسيق Kubernetes؛ وبالنسبة لأعباء العمل على المستوى العلوي، يبدو تصرف العنقود كأنه جهاز سحابي واحد.
بيانات القياس الفعلية وخطة UC San Diego لعدد 2,000 هاتف
تم إنجاز القياس الفعلي لـ 20 هاتفًا: في أوقات ذروة تسليم الواجبات ضمن مقررات تضم أكثر من 75 طالبًا، كانت زمنية تقييم عنقود الهواتف الـ 20 أقل من زمنية الخلفية الافتراضية لـ AWS؛ وتُعادل قدرة كل هاتف حوسبيًا تقريبًا مثيل AWS t3.micro (وحدتا افتراضية من وحدة المعالجة المركزية وذاكرة 1GB).
خطة UC San Diego الخاصة بـ 2,000 هاتف (الجدول الزمني المستهدف، ولا تزال في مرحلة التخطيط): الهدف هو دعم مقررات معلومات مثل «الحوسبة المتوازية» و«برمجة الأنظمة»؛ وبعد اكتمال النشر، يمكن أن يدعم في الوقت نفسه مئات المقررات، مع قدرة حوسبية مكافئة لنحو 50 خادمًا؛ وتكون التكلفة جزءًا صغيرًا من تكلفة المشتريات الاعتيادية؛ والموعد المستهدف للإطلاق هو خريف 2026. وحتى 14 يونيو 2026، لم يتم تأكيد اكتمال مشروع عنقود UC San Diego أو إطلاقه.
المسائل غير المحسومة التي أكدها فريق البحث: موثوقية العتاد الاستهلاكي
هناك قضايا مفتوحة أشار إليها مقال Google Research بشكل صريح: لم تُصمَّم اللوحة الأم داخل الهواتف أبدًا للعمل كحمل خادم على مدار الساعة وطوال الأيام؛ وما زالت البيانات واسعة النطاق طويلة الأجل غير متوفرة فيما يتعلق بمنحنيات عمر المكونات ومعدلات الأعطال عند تنفيذ أحمال عالية وعلى مدى طويل للعتاد الاستهلاكي. ويشمل عنقود UC San Diego المكوّن من 2,000 هاتف وظيفة تتمثل في جمع بيانات موثوقية من هذا النوع بشكل منهجي.
الأسئلة الشائعة
لماذا يمكن لكفاءة أحادية النواة للشرائح المحمولة أن تتجاوز خوادم مراكز البيانات؟
وفقًا لتفسير Google Research، تم تحسين شرائح الهواتف المحمولة لسنوات في مجال كفاءة الطاقة (الأداء لكل واط)، نتيجة للقيود الصارمة على البطارية في الأجهزة المحمولة؛ بينما يركز تصميم خوادم مراكز البيانات على المعالجة المتوازية لعدة نوى وتدفق I/O، ولا تُعد كفاءة أحادية النواة عنصرًا ذا أولوية. وباختبارات القياس المرجعية أحادية النواة في SPEC CPU2017، تؤدي هذه الفجوة إلى تفوق نواة الأداء في Pixel Fold على ASUS RS720A-E11 في أغلب الاختبارات.
تتكون مجموعة 25-50 هاتفًا، فكيف تجعل التطبيقات على المستوى العلوي تبدو كأنها تعمل على خادم واحد؟
وفقًا لخطة Google Research، تستخدم المجموعات تطبيقات ضمن حاويات مع تنسيق Kubernetes، بحيث تُظهر أعباء العمل على المستوى العلوي سلوك العنقود كجهاز سحابي واحد. ويتم التحكم بواسطة واجهات Kubernetes القياسية، دون الحاجة لإدارة كل عقدة هاتف على حدة.
لماذا تُعد أرقام نسبة 50% من الكربون المتضمن في اللوحة الأم مهمة لحساب انبعاثات الكربون في هذه الخطة؟
وفقًا لتقييم بصمة الكربون الداخلي لدى Google، تمثل اللوحة الأم نحو 50% من الانبعاثات الكربونية من استخراج المواد الخام حتى الوصول إلى المصنع. وتفترض خطة التعديل الاحتفاظ باللوحة الأم وإزالة المكونات الأخرى، ما يعني مواصلة استخدام أكثر الأجزاء احتواءً على انبعاثات كربونية، بدلًا من جعلها «تكلفة غرق» لهاتف مستهلك ومُتعطل.
