Los servidores y centros de datos submarinos ofrecen una visión del futuro de una industria en rápida evolución donde las instalaciones oceánicas sumergidas ayudan a apoyar y conectar a comunidades desatendidas en todo el mundo.
Existen importantes iniciativas de centros de datos y servidores submarinos en curso en todo el mundo, siendo el más notable de estos desarrollos el Proyecto Natick de Microsoft. Al colocar la “nube” en el “océano”, servicios como la informática, el almacenamiento y las redes pueden ayudar a democratizar la innovación.
Centro Infra ofrece un análisis exhaustivo de los servidores y centros de datos submarinos, explicando las razones detrás del surgimiento de esta innovadora infraestructura. Nuestra revisión incluye un examen del Proyecto Natick de Microsoft, que detalla sus logros pasados en la Fase 1 y la Fase 2, y explora las posibilidades de una próxima Fase 3. Además, Centro Infra muestra iniciativas en curso en proyectos de servidores y centros de datos submarinos de empresas menos conocidas, cada una de las cuales emplea estrategias de implementación únicas.
¿Qué son los centros de datos submarinos?
Los centros de datos submarinos son instalaciones sumergidas equipadas con infraestructura de energía y refrigeración que albergan servidores informáticos y equipos de TI relacionados. Estas instalaciones tienen como objetivo aumentar la sostenibilidad y la eficiencia en las operaciones informáticas, al mismo tiempo que exploran nuevas fronteras en la tecnología de procesamiento y almacenamiento de datos.
¿Hay centros de datos bajo el agua?
Desde 2015, varios centros de datos han quedado sumergidos bajo el agua tanto en el Océano Pacífico como en el Océano Atlántico. Microsoft implementó el primer centro de datos submarino en el Océano Pacífico, frente a la costa de California, a través de un experimento llamado Proyecto Natick, siendo la Fase 1 un barco que transportaba 1 rack que contenía 24 servidores.
Tras las pruebas iniciales de prueba de concepto de Microsoft, los centros de datos oceánicos han crecido en escala, y la Fase 2 del Proyecto Natick es un centro de datos del tamaño de un contenedor de envío que transporta 12 bastidores y contiene 864 servidores.
Proyecto Natick Fase 2 de Microsoft: Centro de datos submarino
Fuente: Microsoft.
Además, Beijing Highlander Digital Technology, con sede en China, y Subsea Cloud, con sede en Los Ángeles, California, han realizado prototipos y pruebas de centros de datos submarinos. Si bien también ha surgido la especulación de que Amazon Web Services (AWS), Google y Facebook (Metaplataformas) podrían estar realizando su propia investigación sobre centros de datos submarinos.
¿Por qué los centros de datos están bajo el agua?
Los centros de datos se están colocando bajo el agua para obtener beneficios en enfriamiento, latencia, tiempo de comercialización, confiabilidad y sostenibilidad. A continuación se ofrecen más detalles sobre las cinco razones por las que estos centros de datos oceánicos están sumergidos bajo el agua:
1. Enfriamiento
La principal ventaja de los centros de datos submarinos radica en sus capacidades de enfriamiento. Los océanos ofrecen un ambiente naturalmente frío que disipa eficientemente el calor generado por las instalaciones de alojamiento de servidores. Además, esta forma de refrigeración prácticamente no supone ningún coste adicional.
La refrigeración es un aspecto crítico de las operaciones de los centros de datos y, a menudo, representa una parte sustancial de sus gastos operativos. En consecuencia, la capacidad de los centros de datos submarinos para minimizar los costos de enfriamiento les brinda una ventaja financiera sobre los centros de datos tradicionales terrestres.
Como ejemplo, Microsoft señala que su centro de datos submarino más reciente, que estaba sumergido a 36 metros (117 pies) bajo el nivel del mar, experimentó temperaturas alrededor de 10 grados Celsius (18 grados Fahrenheit) más frías que los centros de datos terrestres. Medido utilizando métricas de eficiencia energética, la instalación de computación submarina de Microsoft alcanzó una efectividad en el uso de energía (PUE) de 1,07, mientras que los centros de datos terrestres recién construidos de la compañía producen una [PUE](/articulos/pue-power-usage-effectiveness Effectiveness/) de aproximadamente 1,125.
2. Latencia
Los centros de datos submarinos brindan una solución para la conectividad de baja latencia, lo que significa reducir el tiempo que tardan los datos en viajar entre su origen y su destino. En particular, los centros de datos oceánicos pueden ofrecer conectividad de baja latencia a las poblaciones costeras, lo cual es importante, ya que más del 50% de la población mundial vive dentro de 120 millas (200 kilómetros) de la costa.
Al ubicar centros de datos submarinos muy cerca de una gran proporción de la población mundial, se puede llevar una navegación por Internet, transmisión de video, juegos y servicios en la nube más rápidos y fluidos a comunidades desatendidas. Como tal, las instalaciones submarinas podrían convertirse en una importante herramienta de informática de punta para los proveedores de servicios en la nube, incluidos Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure y Google Cloud.
3. Tiempo de comercialización
Generalmente, los centros de datos submarinos se construyen como módulos prefabricados y estandarizados](/articulos/modular-data-centers/), lo que permite construcción y tiempos de entrega rápidos. Por ejemplo, la iniciativa de computación submarina de Microsoft tiene como objetivo un plazo de implementación de “menos de 90 días desde la fábrica hasta la operación”.
En última instancia, el objetivo de los centros de datos submarinos es implementar estas instalaciones más rápido que los centros de datos terrestres. En tierra, la “construcción” del centro de datos requiere permisos y adaptación a diversos entornos físicos. Mientras que los centros de datos submarinos implican más bien un proceso de “fabricación”, cuyo objetivo es producir módulos a escala para su implementación en condiciones oceánicas muy similares.
4. Fiabilidad
Los centros de datos submarinos ofrecen un alto nivel de confiabilidad y rendimiento predecible. Esto se debe a que son módulos prefabricados, construidos según especificaciones precisas en un entorno de fábrica controlado. En consecuencia, estos centros de datos oceánicos pueden funcionar de forma autónoma, sin personal in situ, y no requieren mantenimiento hasta por 5 años.
Como destacó el proyecto del centro de datos submarino de Microsoft, después de cada ciclo de implementación de cinco años, la embarcación del centro de datos se recuperaría, se recargaría con nuevos servidores y luego se volvería a implementar. En general, este proceso podría repetirse durante un total de 4 implementaciones durante una vida útil de 20 años. Posteriormente, la instalación submarina sería desmantelada y reciclada.
Además, los servidores dentro de un centro de datos submarino exhiben una mayor longevidad, un indicador de confiabilidad, lo cual se analiza con más detalle en la siguiente sección.
5. Sostenibilidad
Los centros de datos submarinos permiten a los operadores cumplir con sus requisitos de sostenibilidad porque estas instalaciones pueden ubicarse junto con fuentes de energía renovables marinas que no producen emisiones de gases de efecto invernadero. Por ejemplo, las fuentes de energía renovable para centros de datos submarinos incluyen energía eólica marina, solar, mareomotriz y undimotriz. Al no conectarse a la red eléctrica, estos centros de datos oceánicos pueden reducir la tensión en las redes eléctricas locales.
Además, los centros de datos submarinos no consumen agua para refrigeración ni para ningún otro fin operativo. Como tales, estas instalaciones no agotan los recursos de agua dulce que son esenciales para las personas y el medio ambiente. Según lo medido utilizando métricas de sostenibilidad del agua, los centros de datos submarinos operan con una eficacia del uso del agua (WUE) “perfecta” de exactamente cero. En comparación, los centros de datos terrestres consumen hasta 4,8 litros de agua por kilovatio-hora (kWh).
LEER MÁS: Uso del agua del centro de datos: una guía completa
¿Qué son los servidores submarinos?
Los servidores submarinos son dispositivos informáticos sumergidos con componentes de almacenamiento y procesamiento de datos diseñados para albergar y operar aplicaciones, sitios web y contenido, que en última instancia se conectan a una red.
¿Hay servidores submarinos?
En total, miles de servidores, alojados en centros de datos submarinos, han quedado sumergidos en el Océano Pacífico y el Océano Atlántico.
Proyecto Natick Fase 2 de Microsoft: Servidores submarinos
Fuente: Microsoft.
¿Por qué los servidores están bajo el agua?
Los servidores se colocan bajo el agua en contenedores sellados en el fondo del océano porque esto permite una mayor longevidad del servidor, un indicador de confiabilidad. La confiabilidad del servidor submarino está impulsada por cuatro factores principales:
- Atmósfera: Los contenedores submarinos del centro de datos proporcionan una atmósfera de nitrógeno seco, lo que significa que no hay oxígeno. Esto es importante ya que el nitrógeno es menos corrosivo que el oxígeno. A su vez, un entorno benigno y libre de oxígeno permite que los servidores duren mucho más
- Humedad: La baja humedad en un ambiente submarino ayuda a reducir el riesgo de corrosión, como resultado de una condensación excesiva, y extiende la esperanza de vida de los servidores.
- Fluctuaciones de temperatura: Las temperaturas constantes del océano reducen el riesgo de aumentos o disminuciones significativas en la temperatura ambiente, como resultado de problemas o fallas en el sistema HVAC/refrigeración. Las grandes fluctuaciones de temperatura pueden hacer que los servidores y los equipos de red se expandan y contraigan, lo que contribuye a fallas en los equipos.
- Ausencia de personas: Los centros de datos submarinos operan sin personal en el sitio, a diferencia de los centros de datos terrestres que utilizan personal de administración de instalaciones e ingenieros técnicos. Al no tener personal en el sitio, estas instalaciones eliminan golpes y empujones en los servidores de las instalaciones por parte de las personas que reemplazan los componentes rotos.
Como punto de referencia, Microsoft afirma que los servidores de su último centro de datos submarino son 8 veces más confiables que los de tierra. Dicho de otra manera, los servidores submarinos de Microsoft mostraron una tasa de fallas de 1/8 de la que experimenta la compañía en las implementaciones de servidores terrestres.
Centro de datos submarino de Microsoft: Proyecto Natick
El experimento de investigación de Microsoft para construir un centro de datos submarino y colocar servidores en el océano se llama Proyecto Natick. Hasta la fecha, Proyecto Natick de Microsoft ha completado con éxito las pruebas de la Fase 1 y la Fase 2, mientras que se ha especulado sobre una próxima Fase 3.
| Proyecto Natick | Fase 1 | Fase 2 | Fase 3 |
| Lanzado | Agosto 2015 | junio 2018 | Futuro |
| Duración | 105 días | 2 años | 5 años |
| Ubicación | California | Escocia | Por determinar |
| Estantes | 1 | 12 | 144 |
| Servidores | 24 | 864 | 10.368 |
| Longitud | 10 pies (3 m) | 40 pies (12,2 m) | <300 pies (<91,5 m) |
| Profundidad | Poco profundo | 117 pies (36 m) | >131 pies (>40 m) |
Nota: La Fase 3 del Proyecto Natick representa una combinación de informes y suposiciones.
A continuación se muestran más detalles sobre cada una de las fases del Proyecto Natick de Microsoft:
Fase 1: Proyecto Natick de Microsoft
El Proyecto Natick Fase 1 de Microsoft fue un prototipo de centro de datos submarino de prueba de concepto que se lanzó en agosto de 2015. La Fase 1 del Proyecto Natick se colocó en el fondo marino en aguas tranquilas y poco profundas, ubicadas aproximadamente a 0,6 millas (1 kilómetro) de la costa del Océano Pacífico en Avila Beach, cerca de San Luis Obispo, California, Estados Unidos. Este centro de datos oceánicos de 10 pies (3 metros) por 7 pies (2,1 metros) y 38.000 libras estuvo en funcionamiento durante un período de 105 días, hasta noviembre de 2015.
La fase 1 del Proyecto Natick de Microsoft comprendió un centro de datos submarino cargado con 1 rack estándar de 42U, que contenía 24 servidores. Los servidores ocuparon aproximadamente 1/3 del espacio del bastidor, y los otros 2/3 aproximadamente se llenaron con “bandejas de carga” con el fin de generar calor – para probar eficazmente el sistema de enfriamiento del centro de datos submarino.
¿Por qué Microsoft puso un centro de datos bajo el agua?
Microsoft colocó un centro de datos bajo el agua para demostrar su capacidad para implementar, operar (sin personal en el sitio) y enfriar una instalación oceánica sumergida durante un período prolongado.
Fase 2: Proyecto Natick de Microsoft
El Proyecto Natick Fase 2 de Microsoft fue un centro de datos submarino que se implementó durante un período de dos años, de junio de 2018 a julio de 2020. La Fase 2 del Proyecto Natick se colocó en el fondo marino de las Islas del Norte y se ubicó específicamente en el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC) en las Islas Orcadas, Escocia, Reino Unido.
Proyecto Natick de Microsoft Fase 2 – Mapa de ubicación
Fuente: Microsoft.
Este centro de datos submarino del tamaño de un contenedor de envío fue fabricado por Naval Group, una empresa de defensa naval francesa, con los siguientes componentes y dimensiones:
- Recipiente a presión: Cilindro de acero con dimensiones de 40 pies (12,2 metros) de largo, 9,2 pies (2,8 metros) de diámetro o 10,4 pies (3,2 metros) incluidos los componentes externos. Como tal, el recipiente a presión tiene aproximadamente las mismas dimensiones que un contenedor de envío ISO. Este diseño fue deliberado para garantizar que el centro de datos submarino pudiera transportarse utilizando las cadenas de suministro logísticas existentes.
- Estructura de atraque submarino: Base triangular llena de lastre con dimensiones de 47 pies (14,3 metros) de largo y 41,7 pies (12,7 metros) de ancho. Esta estructura de atraque submarino residía en el fondo del mar y estaba unida al recipiente a presión.
Proyecto Natick Fase 2 de Microsoft: Centro de datos submarino
Fuente: Microsoft.
La fase 2 del Proyecto Natick de Microsoft se colocó a 36 metros (117 pies) de profundidad en el fondo marino de losa de roca. La instalación constaba de un centro de datos submarino cargado con 12 racks, que contenían 864 servidores estándar con aceleración de matriz de puertas programables en campo (FPGA). Cada uno de los 864 servidores tenía 32 terabytes de almacenamiento en disco, lo que equivale a 27,6 petabytes de almacenamiento total en disco.
En términos de [consumo de energía] eléctrica(/articulos/data-center-tiers-difference-1-2-3-4power/), la Fase 2 del Proyecto Natick de Microsoft requirió 240 kilovatios (kW), es decir, poco menos de un cuarto de megavatio de potencia, cuando funciona a plena capacidad. Esta energía se obtuvo a partir de electricidad renovable 100 % producida localmente, incluida la energía eólica y solar terrestres, así como energía mareomotriz y undimotriz marinas.
Fuente: Microsoft.
En cuanto a la refrigeración, la Fase 2 del Proyecto Natick de Microsoft utiliza un proceso de intercambio de calor de aire a líquido. Este sistema canaliza agua de mar directamente a través de radiadores en la parte posterior de cada uno de los 12 bastidores de servidores del centro de datos submarino y de regreso al océano.
Finalmente, el entorno operativo interno de la Fase 2 del Proyecto Natick fue 100% nitrógeno seco a 1 atmósfera de presión.
¿Por qué los centros de datos de Microsoft están bajo el agua?
El Proyecto Natick Fase 2 de Microsoft tenía como objetivo evaluar la viabilidad económica de fabricar e implementar módulos de centros de datos submarinos a gran escala en un plazo de 90 días.
Además, durante un período de dos años, Microsoft pudo probar y monitorear el rendimiento y la confiabilidad de los servidores del centro de datos submarino. Por ejemplo, Microsoft monitoreó métricas que incluyen el consumo de energía, la temperatura, los niveles de humedad interna, la velocidad del ventilador, el sonido y la velocidad de la corriente.
Fase 3: Proyecto Natick de Microsoft
El futuro Proyecto Natick Fase 3 de Microsoft ha sido descrito como un “piloto”. Específicamente, Microsoft construiría un centro de datos submarino a “mayor escala” para la Fase 3 del Proyecto Natick, que “podría ser de múltiples embarcaciones” y “podría ser una tecnología de implementación diferente” que la Fase 2.
En cualquier implementación comercial, la Fase 3 del Proyecto Natick de Microsoft se colocaría a una profundidad superior a 117 pies (36 metros), que fue la profundidad a la que se implementó la Fase 2.
Hasta la fecha, ha surgido la especulación de que para la Fase 3, una larga estructura de acero, que abarca menos de 300 pies (91,5 metros), podría contener 12 cilindros de centro de datos submarinos, similares en tamaño a los cilindros utilizados en la Fase 2.
Representación de la Fase 3 del Proyecto Natick de Microsoft
Fuente: Microsoft.
Suponiendo que cada cilindro submarino del centro de datos estuviera cargado con 12 bastidores, entonces la estructura de acero de la Fase 3 podría transportar un total de 144 bastidores. Además, suponiendo la proporción de 72 servidores por rack de la Fase 2, significa que la Fase 3 del Proyecto Natick podría admitir un total de 10,368 servidores.
LEER MÁS: [Racks, gabinetes y jaulas para centros de datos: una guía detallada](/articulos/data-center-tiers-difference-1-2-3-4racks-cabinets-cages de datos/)
Empresas adicionales con centros de datos submarinos
Los servidores y centros de datos submarinos han sido probados por Beijing Highlander Digital Technology, con sede en China, y Subsea Cloud, con sede en Estados Unidos. Si bien también ha surgido la especulación de que Amazon Web Services (AWS), Google y Facebook (Meta Platforms) podrían estar realizando sus propias investigaciones sobre servidores y centros de datos submarinos.
Tecnología digital Beijing Highlander
A principios de 2021, Beijing Highlander Digital Technology lanzó un prototipo de un centro de datos submarino con cuatro bastidores en la ciudad de Zhuhai, en la provincia de Guangdong, en el sur de China.
Posteriormente, a mediados de 2021, Beijing Highlander anunció su intención de construir 100 módulos de centros de datos submarinos para 2025, a un costo de 5.600 millones de RMB (880 millones de dólares). Estos módulos estarán ubicados en la ciudad de Sanya, que se encuentra en la parte sur de la isla Hainan de China.
Beijing Highlander – Centros de datos submarinos en Sanya
Fuente: Diario de China.
En diciembre de 2022, Beijing Highlander había completado la construcción de su primer centro de datos submarino comercial cerca de la isla de Hainan. A continuación, la empresa comenzó a preparar las instalaciones para las cargas operativas.
Posteriormente, en noviembre de 2023, Beijing Highlander inauguró su centro de datos submarino comercial inaugural cerca de la isla de Hainan, China. Esta instalación, con un peso de 1.433 toneladas (1.300 toneladas), fue instalada por HiCloud y está sumergida a 115 pies (35 metros) bajo la superficie del océano en el fondo marino, utilizando agua de mar para su sistema de enfriamiento.
Sorprendentemente, el centro de datos puede procesar más de cuatro millones de imágenes de alta definición en un lapso de 30 segundos, una tarea que requeriría el esfuerzo combinado de 60.000 computadoras tradicionales.
La construcción del centro de datos submarino de Beijing Highlander fue realizada por Offshore Oil Engineering Co (COOEC), una empresa contratista de ingeniería. Además, Beijing Highlander se benefició aún más de una colaboración con Beijing Sinnet Technology Co (Sinnet), un operador líder de centros de datos neutrales al operador en China. En particular, Sinnet es responsable de operar los productos y servicios en la nube de Amazon Web Services (AWS) en la región de Beijing.
Hasta la fecha, clientes notables como China Telecom y SenseTime, una empresa de software de inteligencia artificial con sede en Hong Kong, han realizado pedidos a Beijing Highlander de centros de datos submarinos.
Nube submarina
Subsea Cloud es una nueva empresa con sede en Los Ángeles, California, centrada en la implementación de servidores y centros de datos submarinos. Inicialmente, Subsea Cloud planeó lanzar los siguientes tres centros de datos submarinos:
- Julio Verne: Despliegue cerca de Port Angeles, Washington, con tamaño y dimensiones similares a un contenedor de envío de 20 pies (6 metros). Este centro de datos submarino estará cargado con 16 racks, que contendrán alrededor de 800 servidores y se ubicará en aguas poco profundas, a una profundidad de 30 pies (9,1 metros).
- Njord01: Despliegue en el Golfo de México, que se ubicará a una profundidad de 700 a 900 pies (213 a 274 metros)
- Manannán: Despliegue en el Mar del Norte (Europa), que se ubicará a una profundidad de 600 a 700 pies (183 a 213 metros)
