Điện thoại đã qua sử dụng biến thành máy chủ AI? Google đề xuất sử dụng Pixel cũ để xây dựng cụm tính toán carbon thấp

Google Nghiên cứu đề xuất chuyển đổi điện thoại thông minh đã nghỉ hưu thành các nút tính toán trung tâm dữ liệu: tháo bỏ màn hình và pin, chỉ giữ lại bo mạch chính, sức mạnh tính toán của 25 đến 50 điện thoại tương đương một máy chủ hiện đại, và lượng khí thải carbon thấp hơn nhiều so với phần cứng mới. UC San Diego đã lên kế hoạch xây dựng cụm 2.000 điện thoại, dự kiến hoạt động vào mùa thu 2026.
（Tiểu sử: Amazon lần đầu công bố dữ liệu sử dụng nước của trung tâm dữ liệu: Năm 2025 tiêu thụ 2,5 tỷ gallon nước）
（Bổ sung nền: The Information: Google dự định đặt hàng Samsung sản xuất chip AI thế hệ 10 "Icefish", phân tán rủi ro thiếu cung TSMC）

Mục lục bài viết

Chuyển đổi

• Một lõi của điện thoại gập đã thắng máy chủ trung tâm dữ liệu
• Quy trình cải tạo: giữ bo mạch chính, tháo bỏ tất cả phần còn lại
• Thí nghiệm 2.000 điện thoại của UC San Diego và vấn đề độ tin cậy chưa rõ

Khi điện năng và lượng khí thải carbon của trung tâm dữ liệu trở thành rào cản thực tế cho sự mở rộng của AI, giải pháp của Google Research lại đi ngược lại: không xây dựng trung tâm mới, không mua sắm máy chủ mới, mà biến chiếc điện thoại cũ trong ngăn kéo của bạn thành các nút đám mây.

Tuần này, Google Research đã công bố nghiên cứu này trên blog chính thức, với chủ đề chính là giảm "carbon nội tại" của sản phẩm điện tử. Nói đơn giản, lượng khí thải carbon từ nguyên liệu khai thác đến khi xuất xưởng của một chiếc điện thoại đã trở thành chi phí chìm khi bạn vứt bỏ nó; nếu dùng thêm năm năm nữa, lượng khí thải này sẽ được phân tán.

Một lõi của điện thoại gập đã thắng máy chủ trung tâm dữ liệu

Nhóm nghiên cứu so sánh bộ xử lý của Pixel Fold 2023 với một máy chủ trung tâm dữ liệu ASUS RS720A-E11, dựa trên điểm chuẩn SPEC CPU2017 của ngành. Kết quả: "Hiệu năng đơn lõi" của lõi xử lý Pixel Fold vượt qua hiệu suất đơn lõi của máy chủ tiêu chuẩn trong phần lớn các bài kiểm tra.

So sánh này có vẻ bất thường, nhưng logic rõ ràng. Chip điện thoại tối ưu cho giới hạn năng lượng của thiết bị di động, đã được rèn luyện nhiều năm về hiệu năng trên mỗi watt; trong khi máy chủ trung tâm dữ liệu tập trung vào đa lõi song song, bộ nhớ lớn và băng thông I/O, hiệu năng đơn lõi không phải trọng tâm thiết kế. Khi hai hệ thống chạy cùng một đường đua, lợi thế về hiệu năng đơn lõi của chip điện thoại rõ ràng hơn.

Chuyển đổi, 25 đến 50 điện thoại cũ có sức mạnh tính toán tương đương một máy chủ hiện đại. Phương án của nghiên cứu là ghép các điện thoại thành nhóm 25-50 chiếc tự quản lý, sử dụng container và Kubernetes để điều phối, và đối với các tác vụ phía trên, cụm này hoạt động như một máy đám mây thực thụ.

Quy trình cải tạo: giữ bo mạch chính, tháo bỏ tất cả phần còn lại

Việc nhét điện thoại vào giá đỡ không đơn giản chỉ là cắm nguyên chiếc vào. Trước khi triển khai, các nhà nghiên cứu phải tháo bỏ màn hình, pin, vỏ, module camera và các linh kiện phụ trợ khác, chỉ giữ lại bo mạch chính.

Điều quan trọng nằm ở đây: theo đánh giá nội bộ của Google về lượng khí thải carbon, bo mạch chính chiếm khoảng 50% tổng lượng carbon nội tại của một chiếc điện thoại. Giữ lại bo mạch chính, loại bỏ các thành phần khác, tương đương với việc tiếp tục sử dụng phần có lượng khí thải cao nhất, tối đa hóa lợi ích giảm phát thải. Pin vốn không phù hợp trong tiêu chuẩn trung tâm dữ liệu, vỏ và màn hình cũng không có giá trị tính toán.

Ở phần mềm, cũng không thể bỏ qua bước này. Android dựa trên Linux, nhưng môi trường người dùng của phiên bản di động chứa đầy các cơ chế dành riêng cho thiết bị tiêu dùng, như "low memory killer", một chương trình quản lý bộ nhớ sẽ tự động kill các tiến trình nền khi bộ nhớ cạn kiệt.

Nói đơn giản, nó được thiết kế để giữ cho giao diện điện thoại mượt mà, nhưng trong môi trường máy chủ đám mây, lại có thể gây nhiễu loạn phân bổ bộ nhớ hợp lý. Nhóm nghiên cứu đã thay thế môi trường người dùng Android di động bằng bản phân phối Linux phổ biến, và tắt các cơ chế bảo vệ tiêu dùng này.

Thí nghiệm 2,000 điện thoại của UC San Diego và vấn đề độ tin cậy chưa rõ

Nghiên cứu đã có dữ liệu thực nghiệm. Một cụm 20 điện thoại, trong các thời điểm cao điểm nộp bài tập của hơn 75 sinh viên, cho thấy độ trễ chấm điểm thấp hơn so với nền tảng AWS tiêu chuẩn. Mỗi điện thoại có sức mạnh tính toán tương đương một instance AWS t3.micro, gồm 2 vCPU và 1GB RAM, phù hợp cho các tác vụ như EdTech, chấm điểm, nghiên cứu của đại học, phần lớn các nhiệm vụ này đều có thể chạy trên một điện thoại.

Đại học California tại San Diego (UC San Diego) đang lên kế hoạch xây dựng một cụm 2.000 điện thoại để hỗ trợ các môn học về "tính toán song song" và "thiết kế hệ thống"; sau khi triển khai đầy đủ, hệ thống này có thể cung cấp sức mạnh tính toán tương đương hàng trăm máy chủ. Hệ thống dự kiến hoàn thành và đi vào hoạt động vào mùa thu 2026, khi đó sẽ cung cấp sức mạnh tính toán tương đương khoảng 50 máy chủ, với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với mua sắm truyền thống.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu rõ ràng thừa nhận một vấn đề chưa có lời giải: độ tin cậy của phần cứng tiêu dùng khi vận hành lâu dài, tải cao. Bo mạch chính của điện thoại chưa từng được thiết kế để chạy liên tục như một máy chủ, các đường cong tuổi thọ linh kiện và phân phối tỷ lệ lỗi vẫn cần phải thu thập dữ liệu dài hạn quy mô lớn. Cụm 2.000 điện thoại của UC San Diego cũng là một cách để thu thập dữ liệu này.

Thực tế hơn, ý nghĩa thực sự của thí nghiệm này có thể không chỉ là "tiết kiệm" hay "bảo vệ môi trường", mà còn là thách thức một giả định cố hữu: sức mạnh tính toán phải đến từ phần cứng được thiết kế riêng cho tính toán. Nếu phần cứng tiêu dùng, với hiệu năng đơn lõi đủ để vượt qua các thiết bị trung tâm dữ liệu trong một số tình huống, thì định nghĩa về "sức mạnh tính toán" cũng sẽ bị lung lay.