Điện thoại cũ có thể trở thành "máy chủ AI" của tương lai?
Thay vì trở thành rác thải điện tử, hàng nghìn điện thoại thông minh cũ đang được Google thử nghiệm để xây dựng một "máy chủ AI" mới, hướng tới giảm chi phí và lượng phát thải trong kỷ nguyên AI.
Sự bùng nổ của AI đang kéo theo nhu cầu tính toán tăng mạnh. Để đáp ứng yêu cầu đó, các công ty công nghệ phải đầu tư hàng tỷ USD vào những bộ xử lý mới, trong khi việc sản xuất chip bán dẫn là một trong những quy trình công nghiệp tiêu tốn nhiều năng lượng và phát thải nhiều carbon nhất.
Ở chiều ngược lại, mỗi năm thế giới thải bỏ hàng tỷ điện thoại thông minh (smartphone), dù nhiều bộ xử lý bên trong vẫn hoạt động bình thường. Google và các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Diego (Hoa Kỳ) đang tìm cách kết nối hai thực tế này bằng một ý tưởng khá khác thường: biến điện thoại cũ thành tài nguyên phục vụ các trung tâm dữ liệu (TTDL).
Ý tưởng mang tên “Phone cluster computing”. Thay vì tái chế toàn bộ thiết bị, nhóm nghiên cứu chỉ giữ lại bo mạch chủ - nơi chứa bộ xử lý, bộ nhớ và bộ lưu trữ. Các linh kiện như màn hình, pin, camera hay vỏ máy được tháo bỏ. Sau đó, hàng trăm hoặc hàng nghìn bo mạch được kết nối thành các cụm máy tính để thực hiện các tác vụ tính toán.
Google và UC San Diego hiện xây dựng một hệ thống thử nghiệm gồm 2.000 bo mạch từ điện thoại Pixel, dự kiến đưa vào vận hành từ mùa thu năm 2026.
Theo nhóm nghiên cứu, mục tiêu lớn nhất của dự án là giảm lượng phát thải carbon "ẩn" trong quá trình sản xuất phần cứng mới. Sản xuất chip bán dẫn đòi hỏi quy trình chế tạo phức tạp, tiêu thụ nhiều năng lượng và sử dụng nhiều hóa chất. Dự báo đến năm 2030, ngành bán dẫn có thể phát thải khoảng 277 triệu tấn CO2 tương đương.
Trong khi đó, theo WEEE Forum, riêng năm 2022 đã có hơn 5 tỷ điện thoại bị thải bỏ trên toàn cầu. Phần lớn chúng không còn được sử dụng nhưng bộ xử lý vẫn chưa hết vòng đời kỹ thuật.
Theo Google, riêng bo mạch chủ đã chiếm khoảng 40% lượng phát thải carbon phát sinh trong quá trình sản xuất một chiếc điện thoại. Vì vậy, việc tái sử dụng bộ phận này có thể giảm đáng kể nhu cầu sản xuất phần cứng mới.
Để các bo mạch điện thoại hoạt động như máy chủ, nhóm nghiên cứu thay thế hệ điều hành Android bằng một phiên bản Linux phù hợp với môi trường điện toán. Khi đó, mỗi bo mạch có thể vận hành như một máy chủ Linux cỡ nhỏ và tham gia xử lý các tác vụ được phân chia trong cụm máy tính.
Dĩ nhiên, một chiếc điện thoại không thể thay thế hoàn toàn máy chủ chuyên dụng. Máy chủ TTDL có nhiều lõi xử lý hơn, bộ nhớ lớn hơn và được thiết kế để hoạt động liên tục trong nhiều năm. Tuy nhiên, Google cho rằng nhiều tác vụ hoàn toàn có thể chia nhỏ để xử lý song song trên hàng nghìn bộ xử lý điện thoại.
Các thử nghiệm ban đầu cũng cho thấy hiệu năng của bộ xử lý trên điện thoại hiện đại cao hơn nhiều so với suy nghĩ của nhiều người. Theo Google, trong một số phép thử đơn luồng bằng bộ chuẩn SPEC, lõi hiệu năng cao trên mẫu Pixel Fold ra mắt năm 2023 thậm chí còn vượt lõi xử lý của một máy chủ TTDL.
Trước mắt, hệ thống sẽ phục vụ các hoạt động nghiên cứu và giảng dạy. Theo tính toán của nhóm phát triển, một cụm khoảng 20 điện thoại có thể đáp ứng nhu cầu xử lý của một lớp học hơn 75 sinh viên. Khi mở rộng lên 2.000 thiết bị, hệ thống có thể đồng thời phục vụ khoảng 100 lớp học, tương đương năng lực tính toán của khoảng 50 máy chủ truyền thống nhưng với chi phí thấp hơn.
Dù vậy, dự án vẫn còn nhiều câu hỏi cần được trả lời. Smartphone vốn không được thiết kế để hoạt động liên tục 24 giờ/ngày như máy chủ. Độ bền của bo mạch, khả năng tản nhiệt, tỷ lệ hỏng hóc cũng như chi phí tháo rời và lắp ráp hàng nghìn thiết bị sẽ quyết định liệu mô hình này có thể mở rộng ngoài phạm vi nghiên cứu hay không.
Nếu thành công, dự án không chỉ mang đến một hướng tiếp cận mới cho hạ tầng AI mà còn góp phần kéo dài vòng đời của hàng triệu thiết bị điện tử, giảm rác thải và hạn chế lượng phát thải carbon từ ngành công nghiệp bán dẫn./.
