Зачем учебным заведениям дата-центры

Сегодня дистанционные лектории и виртуальные классы становятся частью повседневного учебного процесса. Преподаватели ведут «живые» пары с помощью Zoom или Webex, проверяют курсовые в личном кабинете Blackboard и принимают цифровое портфолио для промежуточной аттестации студентов.

По данным ЮНИСЕФ, 153 страны приостановили деятельность всех учебных заведений, а еще 24 провели локальные закрытия в зонах повышенного риска. Некоторые крупные организации, такие как Кембриджский университет, даже объявили о полной отмене очных занятий вплоть до лета 2021 года. Около 98,6% мирового студенческого сообщества оказалось отрезано от своих лабораторий и лекториев. 

В России на «удаленке» сейчас находится более 7 млн студентов. Их переход на домашнее обучение, еще пару месяцев назад выглядевший временной мерой чрезвычайного характера, становится «новой нормой».

Однако на практике перевести учебный процесс в онлайн оказалось непросто. Использование интерактивных приложений, онлайн-платформ и социальных медиа увеличило нагрузку на переполненные университетские базы студенческих и исследовательских данных. Информация об успеваемости и посещаемости студентов, конспекты лекций и результаты лабораторных тестирований – все это ежедневно превращается гигабайты цифровых записей. 

В итоге система образования испытывает все более серьезную нагрузку на цифровую инфраструктуру в целом, и на ЦОДы для хранения данных в частности.

Университеты пытаются дать студентам возможность работать с постоянно растущим объемом оцифрованных данных в режиме реального времени. Ведь даже временное ограничение виртуального доступа к библиотекам и научным лабораториям может задержать или сорвать крупные исследовательские проекты. Поэтому вузам приходится использовать технологические платформы и локальные ИТ-решения, которые никогда не тестировались при пиковом уровне рабочей нагрузки. Далеко не всегда они выдерживают резкий прирост количества информации и пользователей.

Решение. Повысить гибкость университетских ИТ-систем можно с помощью ЦОДов для облачных вычислений. Облачные вычисления позволяют обрабатывать большие наборы данных в рекордно короткие сроки и по мере необходимости масштабировать нагрузку на системы без потерь в производительности и качестве. Так, в прошлом году ученые из Бристольского университета и Французского национального центра научных исследований совместно с медтех-стартапом Imophoron искали способ создать термостабильные и легко воспроизводимые вакцины. Для этого они использовали новейший метод изучения структуры белков и молекул – криоэлектронную микроскопию (Cryo-EM). Но такой тип съемки требует анализа очень больших наборов данных, получаемых с помощью мощных микроскопов. Облачная инфраструктура позволила анализировать непрерывно увеличивающийся поток изображений в высоком разрешении и сделать этот проект реальным.

Еще большей скорости работы ИТ-систем можно добиться, если перейти на периферийные облачные вычисления. В отличие от традиционного подхода, который подразумевает отправку данных центральному серверу и получение назад результатов вычислений, периферийный построен на локализации процессов обработки и хранения данных. Современные облачные микроЦОДы настолько компактны, что могут разместиться в непосредственной близости к университету или лаборатории. Таким образом, в облако отправляется меньше данных по более короткому пути, соответственно снижается и задержка ответа.

Даже в мировом масштабе лишь немногие образовательные организации могут похвастаться бюджетами, которых хватило бы для полноценной цифровой трансформации. В России на укрепление технической базы вузов в период эпидемии коронавируса требуются миллиарды рублей. По данным недавнего опроса НАФИ, только 35% преподавателей считают, что их вуз полностью готов к удаленной работе со студентами.

Решение. Осознавая, чем грозит рынку труда нехватка ИТ-ресурсов в образовании, некоторые дата-центры заявили о готовности пойти навстречу вузам. Так, для тех образовательных организаций, которые вынуждены переходить на онлайн-обучение, компании предоставляют бесплатный доступ к виртуальным ресурсам своих облаков. 

Кроме того, стоит обратить внимание на так называемые модульные ЦОДы. Они представляют собой готовые комплексы ИТ-оборудования с преднастроенной инженерной инфраструктурой. За счет «коробочности» решений университеты могут экономить на установке, настройке и обслуживании ЦОДов. Более того, их миниатюрные размеры особенно ценны в условиях дефицита площадей: часто учебные заведения расположены в исторических зданиях, где полноценную серверную не развернуть. А с ростом спроса на специализированные решения для сферы образования компании адаптируют свои модульные ЦОДы к потребностям вузов.

С многократным повышением спроса на услуги ЦОДов и масштабов обрабатываемых данных в условиях пандемии увеличивается и объем потребляемой ими энергии. По данным научного журнала Nature, на все дата-центры мира уже сейчас уходит около 200 ТВт*ч электроэнергии. Это больше, чем энергопотребление некоторых стран. Сложно даже представить, какой ситуация окажется к концу года, когда большинство организаций, в том числе из сферы образования, окончательно перейдут в онлайн. 

Решение. В таких условиях важно выстраивать энергоэффективные дата-центры. И в первую очередь необходимо сконцентрироваться на снижении энергопотребления самого «ненасытного» из всех компонентов ЦОДов – системы охлаждения. Так, классические воздушные системы охлаждения могут «съедать», по разным подсчетам, до 40% электроэнергии, потребляемой ЦОДом в целом. При этом их недостаточно при работе, например, с новыми поколениями тензорных процессоров – воздух в сравнении с жидкостью в десятки раз хуже отводит тепло от оборудования. Поэтому стоит отдать предпочтение решениям с жидкостным охлаждением, которые помогут уменьшить расходы на электроэнергию почти на треть.

Один из самых любопытных проектов 2020 года этом направлении – разработка первого суперкомпьютера с жидкостным охлаждением для Гарвардского университета. Lenovo и Intel поставляют компоненты для энергосберегающей технологии, которая должна охлаждать серверы, используемые одновременно более чем 600 лабораторными группами и более чем 4500 исследователями Гарварда. Если проект будет успешным, это станет прорывом в сфере энергоэффективности ЦОДов, ведь каждый такой гигант в процессе работы потребляет энергии примерно столько же, сколько небольшой город.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!