Обробка даних для моделей штучного інтелекту вимагає великої обчислювальної потужності, що означає громіздкі, дорогі центри обробки даних. Але дослідники вивчають, як розподілити складні обчислювальні завдання між групою доступних, не дуже потужних пристроїв для більшої гнучкості та простоти використання. Цей підхід особливо зручний для програм IoT, яким необхідно обробляти дані в незвичайних або важкодоступних місцях.
У недавньому експерименті естонські інженери виявили, що 15-річні смартфони, якщо їх модифікувати й змусити працювати як єдиний пристрій, що самоорганізується, можуть з несподіваною легкістю виконувати безліч таких завдань, включаючи розпізнавання зображень. Дослідники вважають, що такий підхід може знизити вартість обчислень IoT і відкрити нові можливості для перероблення електроніки, щоб допомогти розв'язати проблему електронних відходів, що зростає у світі.
«Смартфони дійсно добре спроєктовані для високоенергетичної обробки», — каже Хубер Флорес, доцент кафедри обчислень у Тартуському університеті в Естонії. «Вони також дуже добре оптимізовані, щоб не перегріватись, і дуже ефективні при роботі з програмами з обробки важких даних». Флорес та його колеги опублікували свої результати у статті, опублікованій в IEEE Pervasive Computing.
Як побудувати центр обробки даних зі старих телефонів
Старі смартфони можуть здатися малоймовірним варіантом для спільних обчислень: їх старі батареї швидко розряджаються, а їх застарілі операційні системи мають багато невиправлених уразливостей безпеки. Але ці недоліки можна подолати. І навіть 15-річні смартфони оснащені потужними процесорами та швидкісною пам'яттю, що дозволяє їм легко перевершувати популярні пристрої, призначені для Інтернету речей, такі як одноплатний комп'ютер Raspberry Pi, за словами Флореса, особливо коли вони створені для спільної роботи. Ці центри обробки даних на базі смартфонів можуть запускати алгоритми розпізнавання зображень, розміщувати веб-сайти або обробляти дані компанії. Повторне використання старих смартфонів таким чином може допомогти знизити вартість проєктів Інтернету речей, а також розв'язати проблему електронного сміття, що наростає.
WEEE Forum, міжнародна асоціація, що пропагує відповідальність за електронні відходи, оцінює, що щорічно у відходи потрапляє близько 5,3 мільярда мобільних телефонів. Нині можливості їх повторного використання чи перероблення обмежені. У кращому випадку електронні пристрої відправляються на підприємства з перероблення відходів, де з них витягують дорогоцінні метали, такі як золото або паладій, які можна перепродати та використати повторно. Інші або спалюють, або викидають на звалища, де вони виділяють токсичні хімікати у навколишнє середовище.
У своєму дослідженні вчені приєднали чотири 10-річні смартфони Google Nexus, зробивши один із них «головним», а три інших — «робочими», які обробляють дані. Головний взаємодіє з датчиками або отримує завдання від контролера та перерозподіляє їх між окремими робітниками, полегшуючи спільну обробку даних.
В ході 8-годинного експерименту, проведеного біля берегів португальського острова Мадейра, один такий міні-центр обробки даних, підключений до камери високої роздільної здатності та поміщений у водонепроникний пузир, успішно підрахував морських тварин на глибині 25 метрів під поверхнею Середземного моря.
Дослідники помістили смартфони у 3D-друковану стійку та приєднали їх до зовнішнього джерела живлення. Потім вони переписали операційні системи смартфонів за допомогою відкритої ОС Postmarket на базі Linux, поверх якої вони створили свої унікальні програми. Уся установка коштувала близько €8 (9,30 дол. США), сказав Флорес, порівняно з більш ніж €50 за останню базову версію Raspberry Pi.
"Ці телефони можна просто дістати зі сміття", - каже Флорес. «Все, що вам потрібно зробити, це купити модуль для регулювання напруги, яку ви подаєте в телефон з іншого джерела. Потім ви встановлюєте систему з відкритим вихідним кодом для керування обладнанням і змушуєте смартфони працювати разом, і у вас є крихітний центр обробки даних, який може бути корисним для багатьох програм».
Дослідники розробляють ще один додаток, в якому центр обробки даних відстежуватиме потік людей у центрі міста, обробляючи вимірювання з інфрачервоного датчика. В іншому експерименті вони хочуть встановити такий центр обробки даних на наземному роботі, щоб він служив центром обробки даних для рою дронів.
«Дрони можуть збирати дані за допомогою камери, оглядаючи територію, а потім їх можна аналізувати на землі за допомогою цих крихітних центрів обробки даних», — каже Флорес. "Це насправді дуже практично".
Флорес вважає, що ця технологія також може бути корисна для стартапів, які відчувають брак коштів, яким необхідно розміщувати веб-сайти або проводити аналітику даних, але у яких недостатньо коштів для оренди простору в хмарних центрах обробки даних.
Обмеження центрів обробки даних смартфонів
Однак перетворення старих телефонів на центри обробки даних має свої обмеження, визнає Флорес. Була причина, через яку команда обрала телефони Nexus для експерименту. Лінійка з відкритим вихідним кодом, знята з виробництва у 2016 році, мала модульну конструкцію, яку легко розібрати. Проте з того часу більшість виробників перейшли на виробничі підходи, які ускладнюють вилучення компонентів без пошкодження смартфона. Програмне забезпечення також стало більш закритим та його важче модифікувати.
«Якщо зламати та перепрофілювати телефони надто складно, то все це стає дорожчим», — каже Флорес.
Однак Флорес сподівається, що дослідження може надихнути регуляційні органи в майбутньому вимагати від виробників гаджетів вибирати підходи до проєктування, які є зручнішими для повторного використання, щоб допомогти скоротити електронні відходи.
«Це більше стосується політиків та урядів, які мають це забезпечити», – каже Флорес. «Виробники цього не робитимуть, якщо їм не будуть надані відповідні вказівки».
За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, електронні відходи є одним із найшвидших потоків відходів у світі. Наприклад, у 2022 році по всьому світу було утилізовано 62 мільйони тонн старих електронних пристроїв, і лише близько 22 відсотків із них було перероблено належним чином. Електронні відходи є значним джерелом забруднення важкими металами навколишнього середовища, викликаючи витік свинцю, кадмію та ртуті у ґрунт та ґрунтові води.
