Platform Komputasi Rendah Karbon dari Ponsel Pensiunan
(research.google)- Dengan mengelompokkan mainboard dari smartphone yang tidak lagi digunakan menjadi klaster dan menempatkannya kembali untuk komputasi cloud serbaguna, jejak karbon komputasi dapat dikurangi dengan menekan produksi perangkat keras baru
- Emisi karbon komputasi terbagi menjadi karbon operasional yang berasal dari listrik saat digunakan dan karbon tertanam dari proses manufaktur perangkat keras, dan jejak manufaktur merupakan tantangan yang lebih kompleks
- Inti performa single-thread pada smartphone terbaru setara atau bahkan lebih tinggi daripada performa inti server multicore modern, tetapi karena memori dan jumlah intinya kecil, perlu seleksi aplikasi yang sesuai
- UC San Diego, dengan dukungan Google, merencanakan pusat data berbasis 2.000 ponsel Pixel, dan dalam eksperimen awal berskala 20 unit, sistem ini mendukung laju pengumpulan tugas puncak untuk kelas berisi lebih dari 75 mahasiswa serta latensi penilaian yang lebih rendah dibanding backend default AWS
- Penerapan ini menyediakan komputasi setara 50 server dengan biaya rendah dan menjadi arena uji skala besar untuk memverifikasi keandalan perangkat keras kelas konsumen dalam lingkungan penggunaan berkelanjutan
Jejak karbon komputasi dan penggunaan ulang smartphone
- Jejak karbon komputasi adalah tantangan utama dalam keberlanjutan, dan sumber utamanya adalah karbon operasional yang timbul dari konsumsi energi saat digunakan serta karbon tertanam yang terkait dengan pembuatan perangkat keras
- Karbon operasional sering ditangani melalui cara seperti peningkatan efisiensi energi dan penggunaan energi bersih, tetapi jejak manufaktur adalah hambatan yang lebih kompleks
- Tim peneliti UC San Diego sedang membangun jalur komputasi klaster ponsel dengan mengekstrak mainboard dari smartphone pensiunan, mengumpulkannya menjadi klaster, dan menempatkannya kembali sebagai platform komputasi serbaguna
- Rencana kampus yang didukung Google adalah membangun pusat data dengan 2.000 smartphone Pixel untuk menyediakan komputasi cloud berbiaya rendah dan rendah karbon bagi ratusan peneliti dan mahasiswa
- Pendekatan ini bertujuan mengurangi kebutuhan memproduksi perangkat keras baru dan emisi yang menyertainya
Smartphone: faktor kontributor penting
- Orang rata-rata mengganti ponsel setiap 4 tahun
- Penggantian ini umumnya didorong oleh keinginan terhadap perangkat baru, termasuk fitur yang ditawarkan model terbaru
- Banyak ponsel yang diganti masih mempertahankan fungsi komputasi intinya, dan merupakan komputer yang relatif kuat dengan prosesor terintegrasi, akselerator, memori, dan penyimpanan
- Bahkan ponsel lama yang tidak lagi menarik bagi pembeli pertama dapat langsung mengurangi jejak lingkungan komputasi bila diaktifkan kembali untuk layanan, karena menghindari kebutuhan ekstraksi bahan mentah tambahan
- Strategi barunya adalah menempatkan kembali smartphone yang tidak diinginkan ke aplikasi komputasi cloud
Dari perangkat konsumen menjadi perangkat keras pusat data
- Performa single-thread inti performa pada smartphone terbaru setara atau lebih baik daripada performa inti server multicore modern
- Perbandingan 2023 Pixel Fold dan ASUS RS720A-E11 menggunakan suite benchmark SPEC menunjukkan bahwa pada sebagian besar benchmark, performa per inti dari inti performa Pixel Fold melampaui performa per inti server pusat data acuan
- Perbedaan terbesar antara smartphone dan server adalah ukuran dan kapasitas
- Server memiliki puluhan inti prosesor multithread yang kuat dan kapasitas memori yang sangat besar
- Smartphone memiliki beberapa inti prosesor heterogen dan memori 8~12GB
- Tantangan utamanya adalah menargetkan aplikasi yang sesuai atau dapat disesuaikan dengan kapasitas smartphone
- Menempatkan kembali smartphone konsumen tanpa modifikasi ke lingkungan pusat data berisiko dan tidak efisien
- Perangkat keras periferal seperti layar, baterai, sasis, dan kamera tidak diperlukan di lingkungan server
- Beberapa komponen, terutama baterai, tidak menggunakan material dengan kelas yang sesuai untuk lingkungan pusat data
- Sebelum diterapkan, smartphone harus diproses hingga hanya menyisakan mainboard yang memuat fungsi komputasi inti
- Berdasarkan evaluasi jejak karbon internal, mainboard menyumbang porsi terbesar karbon tertanam, sekitar 50%
- Pekerjaan ini menargetkan komponen dengan dampak terbesar
Sistem operasi dan orkestrasi klaster
- Sistem operasi Android memang sudah berbasis Linux, tetapi ruang pengguna Android yang berorientasi mobile perlu diganti dengan distribusi Linux serbaguna
- Pembaruan sistem operasi tidak hanya memastikan kemampuan pemrograman, tetapi juga menonaktifkan berbagai perlindungan yang penting untuk perangkat konsumen namun tidak diperlukan untuk komputasi cloud
- Ponsel memiliki daemon low memory killer yang membatasi aplikasi dengan penggunaan memori tinggi
- Untuk mencapai performa server tradisional, pekerjaan harus diorkestrasi di banyak perangkat
- Hasil benchmark SPEC menunjukkan bahwa 25~50 smartphone setara dengan 1 server modern
- Masalah ini ditangani dengan mengelola aplikasi dalam kontainer menggunakan Kubernetes
- Ponsel disusun menjadi klaster yang dikelola sendiri dalam skala 25~50 unit
Membangun platform komputasi cloud rendah karbon
- Di berbagai universitas, aplikasi EdTech, penilaian, dan penelitian sudah berjalan di cloud
- Cakupan aplikasinya beragam, dari mesin kecil untuk hosting notebook Jupyter hingga server berbasis GPU mahal untuk kelas komputasi paralel
- Mayoritas aplikasi ini berada dalam rentang yang dapat dihosting oleh satu smartphone
- Backend penilaian standar berjalan pada instans cloud kecil seperti AWS t3.micro, dengan spesifikasi 2 vCPU dan memori 1GB
- Eksperimen yang menjalankan pekerjaan penilaian komputasi paralel pada klaster 20 ponsel menunjukkan titik operasi yang memenuhi atau melampaui kebutuhan throughput dan latensi umum
- Tugas berbasis perkalian matriks bersifat intensif CPU dan berjalan sekitar 50 detik pada satu perangkat
- Angka latensi mencakup orkestrasi klaster
- Tim peneliti UC San Diego sedang merencanakan klaster komputasi 2.000 ponsel untuk mendukung kelas ilmu komputer seperti Parallel Computation dan Systems Programming
- Dalam eksperimen awal, klaster 20 ponsel pun mampu mendukung laju pengumpulan tugas puncak untuk kelas berisi lebih dari 75 mahasiswa, dan latensi penilaiannya lebih rendah daripada backend AWS default
- Penerapan 2.000 ponsel dapat mendukung 100 kelas semacam ini secara bersamaan
- Penerapan ini memiliki manfaat langsung berupa penyediaan komputasi setara 50 server dengan sebagian kecil dari biaya biasanya
- Penerapan yang sama juga menjadi arena uji untuk memverifikasi komputasi berbasis smartphone dalam skala besar
- Secara khusus meneliti keandalan perangkat keras kelas konsumen dalam lingkungan penggunaan berkelanjutan
- Seluruh sistem dijadwalkan dirilis pada musim gugur 2026
- Pendekatan pengurangan emisi karbon terkait elektronik konsumen dapat dilihat lebih lanjut di Consumer Hardware Carbon Reduction Guide
1 komentar
Opini Hacker News
Alasan utama ponsel pensiun menjadi limbah elektronik adalah karena blob firmware proprieter dan sistem yang dikunci membuat pengguna tidak bisa merawat perangkat dengan pembaruan keamanan
Masa dukungan OEM juga terlalu singkat, sehingga setelah dukungan dihentikan perangkat menjadi sangat tidak aman
Perangkat lama tidak boleh dihubungkan ke jaringan yang bisa mengakses internet
Google cukup baik dalam hal ini dengan dukungan 7 tahun, tetapi Sony 4 tahun, dan model non-flagship Xiaomi atau model Samsung termurah juga mirip
Namun jika Google bisa menerima tumpukan ponsel lama acak lalu melakukan itu, timbul pertanyaan mengapa pilihan yang sama tidak diberikan kepada konsumen
Bahkan jika itu hanya mungkin pada ponsel yang dulu dijual Google, pertanyaan yang sama tetap ada, dan berlaku juga untuk produsen lain
Seperti yang disebutkan, siklus ponsel menjadi tak berguna hanya karena dukungan OEM berakhir harus diputus
Selain itu, pengguna akhir harus bisa mengganti dan memperbaiki baterai, layar, konektor, dan sebagainya
Juga tidak jelas bagaimana data masuk dan keluar dari node komputasi ponsel lama seperti ini
Tidak tahu apakah lewat USB-C, dan artikelnya terasa kurang menjelaskan bagian itu
Biasanya mereka ganti karena ponsel mulai lambat, baterainya aus, atau ingin kamera yang lebih bagus
Lagi pula, meskipun blob firmware atau kernel bisa diganti, itu tidak berarti pembaruan benar-benar akan tersedia
Di LineageOS, Android 16 memerlukan Linux 5.4 atau lebih baru, jadi banyak ponsel yang memakai kernel lebih tua tetap berhenti di 22.2(Android 15)
Dulu bahkan perangkat seperti Pixel asli dari 2016 masih bisa dinaikkan ke Android terbaru
Ini bukan masalah blob firmware atau sistem yang dikunci; source kernel ada dan kernel juga bisa diganti, tetapi tidak ada yang mau repot menaikkan kernel ponsel berumur 10 tahun
https://lineageos.org/Changelog-30/#legacy-devices
Soal perangkat lama tidak boleh dihubungkan ke jaringan yang bisa mengakses internet, itu tergantung kasus penggunaannya
Jika itu NAS atau klaster komputasi yang hanya menjalankan pekerjaan tepercaya, maka selama kernel tidak punya celah remote code execution, itu mungkin masih aman
Karena Google berfokus pada ponsel Google, membuka kunci bootloader mungkin bukan masalah besar, dan meski karena alasan lain, disebut juga bahwa kernel perlu diganti
Hambatan terbesar untuk klaster seperti ini sepertinya adalah biaya
Walaupun ponsel berumur 4 tahun didapat gratis, tetap perlu pembongkaran, pengujian, serta pengembangan perangkat keras dan perangkat lunak pendukung, dan semua pekerjaan ini harus terus diulang
Google mungkin punya volume cukup besar untuk membuat klaster seragam dari perangkat keras generasi tertentu, tetapi generasi ponsel berganti setiap beberapa bulan
Jika memakai perangkat keras berumur 4 tahun, sejak awal kita sudah kehilangan 4 tahun umur pakai komponen yang diharapkan; ini pun hanya perbandingan antarkelas yang sama, bukan antara perangkat keras konsumen dan perangkat keras kelas server
Dengan begitu banyak pekerjaan tambahan, jadi bertanya-tanya juga apa dampaknya terhadap jejak karbon yang justru ingin dikurangi
Mungkin akan lebih efektif jika ponselnya dibiarkan tetap dipakai sebagai ponsel lebih lama
Sebagai proyek riset atau proyek hobi kecil ini bagus, tetapi untuk dibuat layak secara komersial tampaknya sangat sulit
Ponsel yang bootloader-nya bisa dibuka kuncinya saja sudah jarang, dan driver terbuka yang bisa dibawa ke kernel mainline lebih jarang lagi
Artikelnya tampaknya menyebut Pixel Fold 2023 sebagai salah satu kandidat; ketika layarnya yang rapuh rusak itu mungkin jadi kesempatan bagus, tetapi jelas bukan perangkat bekas murah yang mudah didapat
Bahkan Pixel model batang biasa pun dukungannya untuk sistem operasi pengganti Android sungguhan seperti PostmarketOS masih terbatas, dan perangkat pihak ketiga yang lebih murah biasanya memakai SoC Mediatek/Exynos dengan dokumentasi terbuka atau dukungan yang nyaris tidak ada
Bootloader-nya bisa dibuka dan ada LineageOS, jadi sampai sekarang masih bisa dipakai
Performanya juga masih oke dan cukup untuk kebutuhan saya, dan aplikasi perbankan serta aplikasi pembayaran digital semuanya berjalan
OEM seharusnya cukup mengizinkan pembukaan kunci bootloader
Bahkan kalau baru diizinkan setelah penjualan dihentikan pun, itu bisa sangat mengurangi pemborosan
Terlalu serakah
Agar hal seperti ini bisa terjadi, akan bagus kalau ada regulasi yang mewajibkan pembukaan kunci bootloader
Orang-orang sudah membuat klaster dari perangkat keras konsumen selama puluhan tahun, dan banyak yang mungkin masih ingat superkomputer PS3 di pertengahan 2000-an
Secara pribadi saya punya banyak pekerjaan batch seperti simulasi CFD, jadi itu bisa dengan mudah dijalankan juga pada sekumpulan ponsel tanpa masalah keandalan
Saya ingin menggunakan kembali perangkat keras lama dan memberinya kehidupan kedua
Saya juga sudah mempertimbangkan menjalankan server lama dari tempat seperti ETB, tetapi throughput per watt kemungkinan jauh lebih baik di sisi ponsel
Saya tidak yakin adil atau tidak menuntut pembukaan kunci bahkan untuk perangkat seperti itu
Meski begitu, untuk perangkat komputasi serbaguna saya 100% setuju, dan pada akhirnya bedanya juga tidak besar
Setelah sekitar 4 tahun beredar di pasar, tampaknya masuk akal jika semua perangkat harus bisa dibuka kuncinya, terlepas dari kapan dijual atau apakah dukungannya sudah berakhir
Atau mungkin model bisnis menjual produk lebih murah dari pesaing lalu berharap menutupinya nanti dari game memang sejak awal bukan model pendapatan yang diinginkan
Mungkin semua perangkat yang memenuhi syarat seperti kapasitas memori dan performa CPU di atas tingkat tertentu serta mampu menangani lalu lintas IP harus bisa dibuka kuncinya
Soalnya menuntut sampai firmware toaster juga bisa dibuka tentu terdengar konyol
Vendor perangkat keras harus membuka source code yang diperlukan untuk firmware, blob, dan sebagainya
Menurut saya juga harus ada aturan 20 tahun yang mewajibkan semua perangkat lunak komersial yang sudah dirilis membuka source code-nya setelah 20 tahun, kecuali untuk pengecualian terkait keamanan nasional
Pendekatan yang menarik
Cara kelompok ini memperlakukan perangkat sebagai banyak server kecil yang lemah, pada dasarnya seperti klaster Raspberry Pi, tampaknya merupakan cara paling realistis untuk menggunakan kembali perangkat keras ponsel dalam skala besar
Terutama jika ada dukungan dari produsen perangkat keras yang sebenarnya
Sangat disayangkan iPhone jauh lebih terkunci dibanding Android
Secara teori, Linux bisa dijalankan di dalam UTM[0], tetapi di luar UE Apple sengaja membuatnya sulit, dan batasan memori serta penurunan performa juga tetap ada
Proyek kelulusan kelompok kami juga berupa klaster komputasi berbasis ponsel, khususnya dengan tujuan inferensi LLM [1]
Alih-alih memasang sistem operasi baru, kami membuat aplikasi terpisah untuk tiap sistem operasi
Karena perangkatnya model yang lebih tua, ponsel Android memiliki perangkat keras yang lebih buruk, sementara iPhone memiliki batasan perangkat lunak yang lebih besar
[0] https://getutm.app/
[1] https://github.com/orgs/rmcluster/repositories
Akan bagus jika proyek ini menghasilkan sesuatu yang bisa dibuat dengan printer 3D untuk pengguna homelab atau self-hosting
Mereka tampaknya adalah pengguna akhir yang paling mungkin
Saya penasaran apakah ada tulisan atau tautan ke makalahnya
Kadang saya membayangkan secara aneh dunia pasca-apokaliptik setelah pabrik-pabrik terbakar habis, di mana orang harus bertahan hidup hanya dengan teknologi yang tersisa
Tidak ada jaringan, hanya ada tenaga surya eksternal atau generator, dan hanya perangkat lokal
Menarik untuk memikirkan sejauh mana kita bisa melangkah dalam kondisi seperti itu
Saya penasaran apakah ada rekomendasi novel, film, atau video game dengan tema seperti ini
Alasan Anda memiliki fantasi seperti itu kemungkinan besar karena Anda mahir dalam teknologi yang dibutuhkan
Namun dari situ sampai muncul perasaan benar-benar berharap bencana seperti itu terjadi, jaraknya hanya setipis satu garis
Karena dalam situasi itu, Anda dan keahlian Anda akan menjadi berharga
Kita harus berhati-hati dengan khayalan yang memuaskan ego sendiri seperti ini
Orang yang mengoleksi senjata diam-diam berharap hukum dan ketertiban runtuh, orang yang tinggal di pedesaan dengan kuda membayangkan koboi di dunia tanpa mobil, dan orang yang mengutak-atik mobil tua membayangkan situasi seperti Mad Max
Skenario-skenario seperti ini tidak terlalu mungkin terjadi secara khusus, tetapi tetap bertahan dalam imajinasi karena banyak orang diam-diam berharap itu menjadi kenyataan
Misalnya, ada mesin pegas terkompresi sebagai pengganti mesin bensin, dan komputer yang dijalankan dengan pedal
Ada juga cerita yang cukup suram, jadi bisa terasa tidak nyaman bagi sebagian orang
https://windupstories.com/books/pump-six-and-other-stories/
Silo / WOOL karya Hugh Howey mungkin secara harfiah lebih dekat, tetapi bisa jadi agak berbeda dari suasana yang Anda cari
Secara umum, ada baiknya mencari genre solarpunk, terutama solarpunk pasca-apokaliptik
Sangat muram, jadi perlu waspada, tetapi layak dibaca jika Anda sudah siap secara mental
Agak aneh bahwa ini datang dari Google yang baru-baru ini membatasi akses ke source AOSP untuk pihak ketiga menjadi rilis setengah tahunan, secara efektif memangkas cakupan source Pixel hampir hanya ke GPL, dan bahkan mulai menyembunyikan riwayat perubahan
Ditambah lagi, sekarang mereka juga mendorong sertifikasi developer dan Play Integrity di Android
Saya tidak tahu apakah ini harus dianggap lelucon atau sinyal adanya perebutan kekuasaan internal
Kalau yang pertama, mereka masih harus mengejar lebih jauh untuk menyamai “Upcycle” milik Samsung, tetapi arahnya sudah benar
Biasanya, untuk komputer kita bisa mengambil hampir perangkat apa pun, memasang Linux, dan dalam sekitar satu jam sudah langsung bisa dipakai, tetapi untuk melakukan hal yang sama di Android harus melewati begitu banyak prosedur dan hasilnya pun tetap tidak konsisten, itu sungguh tidak masuk akal
Produsen ponsel telah mencuci otak kita seolah-olah ponsel adalah benda yang istimewa dan selama ini mengeksploitasi kita dengan semestinya
Itu cuma komputer dengan perangkat nirkabel yang menempel
Memalukan
Sedikit terkait, ada juga orang yang telah melakukan web hosting dengan smartphone yang terikat di laci
https://far.computer
https://compost.party
“Makalah” ini pada dasarnya hampir tidak punya isi, lebih mirip proposal dengan beberapa grafik yang tidak membantu
Saya tidak tahu bagian mana yang dianggap baru
Orang dengan anggaran terbatas sudah sejak lama membuat klaster komputasi dari perangkat keras bekas yang di-upcycle
Cukup aneh melihat hal seperti ini keluar dari Google
Mereka membuat platform ponsel mereka sendiri tidak bisa dipasangi sistem operasi secara langsung, dan sekarang juga membuat pemasangan aplikasi kustom terasa seperti sesuatu yang ilegal: https://keepandroidopen.org/
Dari bagian awal tulisannya saja sudah terlihat bahwa ini adalah dana riset yang diberikan Google Research kepada University of California, dan juga bukan sesuatu yang terutama dikerjakan oleh karyawan Google
Ungkapan “ilegal” juga patut dipertanyakan
Maksudnya sampai mau memasukkan orang ke penjara?
Lagipula itu juga tidak akurat
Aplikasi bisa dipasang setelah menunggu 24 jam, dan kalau memakai
adbbahkan bisa dipasang tanpa menungguItu adalah pilihan OEM ponsel, dan fakta bahwa ponsel Pixel bisa dibuka kuncinya membuktikan hal itu
Sebenarnya itulah alasan proyek ini bisa dilakukan
Sebagai orang yang memasang empat RPi Zero W di bingkai Ikea dan menjalankannya sebagai klaster Docker Swarm, saya sangat menyukai ide ini
Jadi penasaran apakah ada tulisan terkait yang sudah dibuat