Jaarlijks worden over de hele wereld miljarden mobiele telefoons weggegooid, en bij veel daarvan is de processor nog intact en bruikbaar. Tegelijkertijd is de technologie-industrie van plan honderden miljarden dollars te investeren in een nieuwe generatie AI-computerhardware, en de productie van deze hardware zal enorme milieukosten met zich meebrengen. Om een ​​brug te slaan tussen de behoeften aan rekenkracht en de realiteit van elektronisch afval, hebben Google en de Universiteit van Californië, San Diego een oplossing ontwikkeld om servers te bouwen met afgedankte mobiele telefoonprocessors om het afvalprobleem op te lossen en tegelijkertijd een koolstofarm computerplatform te bieden.

Dit idee wordt "mobiele telefoon cluster computing" genoemd. In plaats van oude smartphones te behandelen als afgedankte consumentenelektronica, ontmantelt het onderzoeksteam ze tot hun computerkern: het moederbord, dat de processor, het geheugen en de opslag integreert. Het scherm, de batterij, de behuizing, de camera en andere componenten die verband houden met de vorm van een mobiele telefoon worden allemaal verwijderd en vervolgens wordt het moederbord opnieuw verpakt in clustervorm en ingezet als een algemeen computerplatform. Google en de University of California, San Diego bouwen momenteel een datacenter bestaande uit 2.000 Pixel-telefoonmoederborden, dat naar verwachting in het najaar van 2026 online zal zijn.

Gedreven door de AI-golf stijgt de mondiale vraag naar rekenkracht in een ongekend exponentieel tempo, en verwerkings- en opslagchips vormen de hardwarebasis die deze rekenkracht ondersteunt. Sommige brancheorganisaties voorspellen dat de investeringen van de AI-industrie in infrastructuur dit jaar alleen al de 1 biljoen dollar zullen overschrijden. De productie van halfgeleiders is daarentegen een zeer complex en extreem energieverslindend industrieel proces, en de uitstoot van broeikasgassen zal naar verwachting in 2030 het equivalent van 277 miljoen ton kooldioxide bereiken.

Aan de andere kant wordt een groot aantal mobiele telefoons met nog intacte processors op stortplaatsen gegooid. Volgens het WEEE Forum zullen alleen al in 2022 meer dan 5 miljard mobiele telefoons worden weggegooid. Het onderzoeksteam nam vlaggenschip-mobiele telefoons die rond 2022 werden gelanceerd als monsters, ging ervan uit dat het continue rekenvermogen van elke chip op systeemniveau ongeveer 3,2 watt bedroeg, en paste deze waarde toe op de bovengenoemde 5 miljard afgedankte mobiele telefoons, en concludeerde dat ongeveer 16 gigawatt aan theoretische rekenkracht in gebruik op de vuilnisbelt was achtergelaten. Zelfs als je bedenkt dat nog maar de helft van die processors beschikbaar is, levert dat nog steeds zo'n 8 gigawatt aan potentiële rekenkracht op. Ter vergelijking: Meta's Hyperion-multicampusplan, een van de grootschalige datacenterprojecten die over de hele wereld gepland zijn, heeft ook een beoogd totaal rekenvermogen van ongeveer 5 GW.

Het contrast onderstreept de tegenstrijdigheid: de technologie-industrie is van plan enorme kosten te betalen en een enorme CO2-uitstoot te ondergaan voor nieuwe computerchips, maar tegelijkertijd de reeds bestaande computerbronnen weg te gooien. Uiteraard zijn de bovengenoemde opgegeven rekenkrachtgegevens nog steeds een theoretische schatting, en is de feitelijke situatie complexer en diverser. Zelfs als een klein deel van deze computerbronnen effectief kan worden gerecycled en gebruikt, kan de ecologische voetafdruk van de totale computerindustrie aanzienlijk worden verminderd.

De samenwerking van Google met de Universiteit van Californië, San Diego is een antwoord op dit probleem, in ieder geval te beginnen met een kleinere steekproef. Het project richt zich op de zogenaamde ‘belichaamde koolstofemissies’, dit zijn emissieverplichtingen die in het gehele hardwareproductieproces worden vastgelegd en plaatsvinden voordat de apparatuur wordt ingeschakeld. Door processors te herschikken die zijn vervaardigd en waarvan de impliciete CO2-emissiekosten zijn 'vereffend', hoopt het project de rekenkracht te verkrijgen die gelijkwaardig is aan één server zonder de productie-emissies van een reeks servers te vergroten.

Vanuit technisch perspectief kunnen oude mobiele telefoons niet rechtstreeks in een rack worden geplaatst en als servers dienen. Eerst moet de mobiele telefoon worden gedemonteerd, zodat alleen het moederbord overblijft dat de belangrijkste computerfuncties bevat. Onderzoek wijst uit dat het moederbord zelf verantwoordelijk is voor ongeveer 40% van de totale CO2-uitstoot van mobiele telefoons. Hoewel het verwijderen van componenten zoals schermen en batterijen betekent dat er nog steeds een deel van de CO2-uitstoot wordt verspild, is de succesvolle recycling van moederborden vanuit recyclingperspectief nog steeds een enorm voordeel voor het milieu.

Na de demontage van de hardware is transformatie op softwareniveau een cruciale stap. Android zelf is gebouwd op Linux, maar de mobielgeoriënteerde gebruikersruimte is ontworpen voor consumentenapparaten en is niet geschikt voor cloud-loads. Daarom vervingen de onderzoekers de oorspronkelijke Android-gebruikersruimte door een Linux-distributie voor algemene doeleinden, waardoor een meer programmeerbare omgeving ontstond en het hele moederbordcluster zich dichter bij de traditionele computerinfrastructuur kon gedragen. De update van het besturingssysteem verwijdert ook enkele beveiligingsmaatregelen die nodig zijn op persoonlijke telefoons, maar niet nodig zijn in een cloudomgeving. Nadat de transformatie is voltooid, is het moederbord logischerwijs een kleine, efficiënte Linux-server geworden.

Kunnen mobiele telefoonprocessors, vanuit een prestatieperspectief, in dezelfde dimensie worden besproken als de rekenkracht van cloudservers? Het technische argument van Google is optimistischer dan veel mensen hadden verwacht. Het bedrijf zei dat de single-thread-prestaties van moderne grote smartphone-cores de single-core-prestaties van huidige multi-core datacenterservers kunnen bereiken of zelfs overtreffen. In een interne vergelijkingstest voerde Google SPEC-benchmarktests uit op een Pixel Fold mobiele telefoon uit 2023 en een ASUS RS720A-E11 datacenterserver. Uit de resultaten bleek dat de grote kern van de Pixel in meerdere testscenario's beter presteerde dan de basisdatacenterkern van de server.

Dit betekent uiteraard niet dat "een mobiele telefoon gelijk is aan een server." Normale servers hebben doorgaans veel meer cores dan mobiele telefoons, grotere geheugenruimte, hogere bandbreedte, rijkere I/O-kanalen en beheer- en hardwareredundantiemogelijkheden op bedrijfsniveau, ontworpen voor 24 uur per dag werking van datacenters. Ter vergelijking: een smartphone heeft vaak maar een paar heterogene CPU-kernen en ongeveer 8 tot 12 GB geheugen. De sleutel tot effectief gebruik is daarom het vinden van de soorten werkbelastingen die binnen deze resourcebeperkingen kunnen worden uitgevoerd of die netjes over een groot aantal kleine knooppunten kunnen worden verdeeld.

De huidige prioritaire toepassingsgebieden van UC San Diego zijn onderwijs- en onderzoekscomputers. Volgens de evaluatie van Google kan een middelgroot cluster bestaande uit twintig mobiele telefoons voldoen aan de piekvereisten voor het indienen van opdrachten voor een cursus met meer dan 75 studenten, en is het qua correctievertraging beter dan de standaard AWS-backend. Als de schaal wordt uitgebreid naar de 2.000 mobiele telefoons die Google in het najaar van 2026 wil inzetten, verwacht de school ongeveer 100 van dergelijke cursussen tegelijkertijd te kunnen ondersteunen. Google beschrijft dat de implementatie de rekenkracht levert die overeenkomt met ongeveer 50 servers, tegen een fractie van de traditionele kosten.

Momenteel bevindt het project zich nog in de beginfase en zijn er veel bekende en onbekende technische en technische problemen die moeten worden opgelost. Betrouwbaarheid is een van de grote onbekenden: consumententelefoons zijn nooit ontworpen om jarenlang "op volle belasting, 24x7" te draaien in een datacenteromgeving. Dit project is duidelijk gepositioneerd als een "smartphone-gebaseerd grootschalig computertestbed" om de prestaties van consumentenhardware onder aanhoudende hoge belasting te observeren. Niemand weet zeker wat het uitvalpercentage zou zijn als een rek vol rekennodes gemaakt van moederborden voor mobiele telefoons gedurende een lange periode continu zou draaien, maar het ontdekken ervan was onderdeel van het experiment.

Naast de chip zelf zijn er ook een groot aantal praktische zaken rondom ‘beyond silicium’ die geverifieerd moeten worden. Bijvoorbeeld hoe je mobiele telefoons veilig kunt ontmantelen en batterijen en andere componenten kunt verwijderen die niet geschikt zijn voor de datacenteromgeving onder grootschalige omstandigheden, hoe je de arbeidskosten en procescomplexiteit kunt beheersen, en hoe je de hele recyclingpijplijn economisch schaalbaar kunt maken, in plaats van alleen maar in de onderzoeksprototypefase te blijven. Deze ogenschijnlijk ‘niet-glamoureuze’ wrijvingsfactoren zullen uiteindelijk bepalen of dit idee een kans heeft om een ​​echte infrastructuur te worden. Nu het datacenter dit najaar officieel online gaat, wordt verwacht dat de industrie ook meer antwoorden krijgt over de vraag of deze poging tot koolstofarme rekenkracht in de echte wereld kan worden geïmplementeerd.