Google Research: 25-50 telemóveis antigos com capacidade de computação equivalente a servidores, com emissões de carbono muito inferiores às do hardware novo

A Google Research publicou um estudo no blogue oficial a 14 de junho, propondo uma solução para transformar smartphones descontinuados em nós de computação de centros de dados; os dados centrais apontam que 25 a 50 telemóveis antigos fornecem uma capacidade de computação equivalente à de um servidor moderno, e que, em 2023, o desempenho do núcleo do processador do Pixel Fold superou, na maioria dos testes, um servidor padrão de centro de dados ASUS RS720A-E11.

Resultados do teste de confirmação SPEC CPU2017: núcleo de desempenho do Pixel Fold vs ASUS RS720A-E11

De acordo com os dados de testes de referência confirmados pelo blogue oficial da Google Research:

Conjunto de testes: núcleo de processador de desempenho do Pixel Fold de 2023 vs ASUS RS720A-E11, servidor de centro de dados

Ferramenta de referência: SPEC CPU2017 (avaliação de desempenho de CPU padrão da indústria)

Resultados do teste: o núcleo de desempenho do Pixel Fold superou o desempenho de núcleo único do servidor ASUS RS720A-E11 na maioria dos itens de teste

Explicação da Google Research: os chips de smartphones, devido às limitações de energia dos dispositivos móveis, vêm sendo refinados há anos em termos de desempenho por watt; a conceção dos servidores de centro de dados centra-se em processamento paralelo de múltiplos núcleos, grande memória e elevada capacidade de I/O, não sendo o desempenho de núcleo único uma prioridade de design.

Especificações de conversão: manter a motherboard e desmontar o resto, trocar o software por Linux

De acordo com as etapas de conversão confirmadas do plano da Google Research:

Camada de hardware: remover ecrã, bateria, caixa, módulos de câmara, mantendo a motherboard. De acordo com a avaliação interna de pegada de carbono da Google, a motherboard representa cerca de 50% do carbono embutido numa unidade de telemóvel.

Camada de software: substituir o userspace de Android para dispositivos móveis por uma distribuição Linux genérica; desativar mecanismos de proteção para consumo, como o “low memory killer” (esta função foi concebida para manter a interface do telemóvel fluida e, num ambiente de servidores na nuvem, interfere na alocação normal de memória).

Arquitetura de cluster: 25 a 50 smartphones formam um cluster auto-gerido, com aplicações contentorizadas e orquestração via Kubernetes; para as cargas de trabalho de nível superior, o comportamento do cluster equivale ao de uma única máquina na nuvem.

Dados reais e o plano de 2.000 telemóveis da UC San Diego

Foram concluídos testes reais com 20 telemóveis: no pico do envio de trabalhos em aulas com mais de 75 alunos, a latência de avaliação do cluster de 20 telemóveis foi inferior à do backend AWS predefinido; o poder de computação de cada telemóvel é aproximadamente equivalente à instância AWS t3.micro (2 CPUs virtuais, 1GB de memória).

O plano da UC San Diego para 2.000 telemóveis (prazo-alvo, ainda em fase de planeamento): o objetivo é apoiar cursos de informática como “computação paralela” e “programação de sistemas”; após a implementação completa, poderá suportar em simultâneo centenas de cursos, com capacidade de computação equivalente a cerca de 50 servidores; o custo é apenas uma fração da compra regular; o tempo de entrada em produção é a época de outono de 2026. Em 14 de junho de 2026, o cluster da UC San Diego ainda não tinha confirmado a conclusão nem o arranque.

Questões em aberto confirmadas pela equipa de investigação: fiabilidade de hardware de consumo

Questões em aberto assinaladas de forma explícita na documentação de investigação da Google: a motherboard do telemóvel nunca foi concebida para executar, todo o dia, cargas de trabalho de servidor; para o hardware de consumo, as curvas de vida útil das peças e a distribuição da taxa de avarias em execuções longas e sob carga elevada, ainda carecem de dados de grande escala e a longo prazo. O cluster de 2.000 telemóveis da UC San Diego inclui uma funcionalidade para recolher sistematicamente este tipo de dados de fiabilidade.

Perguntas frequentes

Por que razão o desempenho de núcleo único de um chip móvel consegue superar servidores de centro de dados?

Segundo a explicação da Google Research, os chips móveis foram otimizados durante anos para eficiência energética (desempenho por watt), devido às limitações rigorosas da bateria em dispositivos móveis; já os servidores de centro de dados privilegiam processamento paralelo de múltiplos núcleos e elevada capacidade de I/O, não sendo o desempenho de núcleo único um objetivo prioritário. Nos testes de referência de núcleo único do SPEC CPU2017, esta diferença faz com que os núcleos de desempenho do Pixel Fold superem o ASUS RS720A-E11 na maioria dos itens.

Com um cluster de 25-50 telemóveis, como é que as aplicações de nível superior parecem estar a funcionar numa só máquina?

De acordo com o plano da Google Research, o cluster utiliza aplicações contentorizadas com orquestração Kubernetes, fazendo com que, para as cargas de trabalho de nível superior, o cluster apresente o comportamento de uma única máquina na nuvem. Os administradores operam através de interfaces padrão do Kubernetes, sem necessidade de gerir nós individuais do telemóvel.

Porque é importante, para o cálculo de emissões de carbono, o número de “50% de carbono na motherboard”?

De acordo com a avaliação interna de pegada de carbono da Google, a motherboard representa cerca de 50% do carbono, desde a extração das matérias-primas até às emissões até à saída de fábrica. O plano de conversão mantém a motherboard e desmonta o resto dos componentes, o que equivale a continuar a utilizar o componente com emissões mais concentradas, maximizando a diluição das emissões existentes em vez de as transformar num custo afundado de telemóveis inutilizados.