本文来自微信公众号： 环球零碳 ，编辑：Bell，作者：环球零碳研究中心
当你把旧手机扔进抽屉时，可能不会想到，它未来的归宿不是垃圾场，而是数据中心。
现如今，全球每年数以亿计的废旧手机，已经构成了电子垃圾中沉重的一环。
制造这些电子产品的硬件，需要开采稀有矿产，消耗大量能源，这个过程产生的“隐含碳”已成为计算领域碳足迹的主要来源之一。
为解决这一问题，加州大学圣迭戈分校（UCSD）的研究人员与谷歌公司合作，他们计划让已退休的Pixel Fold智能手机重新上岗，组建低成本的“算力集群”。
要知道，现在的人们平均每四年就会更换一次手机，但推动这种更换的往往是人们对新型号功能的好奇，而非旧手机性能的枯竭。
因此，被遗弃的旧手机中，其核心的计算部件——处理器、加速器、内存和存储设备——通常完好无损，依然具备相当强大的计算能力。
它们和现代服务器之间的最大差异不在单打独斗的性能，而在于它们的体量和架构。
一个服务器通常拥有数十个强大的多线程处理器核心和海量内存，而一部智能手机只有数个异构处理器核心和8-12GB内存。
但令人惊讶的是，如果仅做单核单线程对比，在SPEC标准性能评估测试中，一部2023年的Pixel Fold旗舰手机的高性能处理器甚至能击败一台现代数据中心服务器。
图说：使用SPEC基准测试流程，对比了现代智能手机（2023款Pixel Fold）和服务器（ASUS RS720A-E11）的单线程性能。蓝色柱状图代表Pixel Fold性能核心的单核性能。在大多数基准测试中，Pixel Fold的单核性能均优于基准数据中心服务器。
来源：谷歌研究院
这意味着，如果精心挑选合适的任务，这些小小的主板完全可以独当一面。
要让这些消费级设备适应数据中心的严苛环境，必须先经历一番脱胎换骨。
首先，手机需要被彻底拆解，剥离掉屏幕、电池、摄像头、外壳等一切在服务器语境下多余的部件。
这不仅是为了节省空间，更是出于安全与效率的考量——例如，锂电池在密集部署环境下存在隐患。
最终保留下来的只有核心主板，而这恰恰是整部手机隐含碳最集中的部分，约占总量的一半。
随后，研究人员用通用的Linux发行版取代原本的安卓系统。更新后的操作系统不仅能获得可编程性，还能关闭许多对消费级设备至关重要但对云计算而言并非必要的保护机制。
如何让成千上万块手机主板协同工作，是构建平台的关键挑战。
孤立的手机算力有限，但约25到50部手机合力，其综合性能就能媲美一台现代双路服务器。
为此，研究人员引入了云原生领域成熟的容器化技术和Kubernetes编排系统。这些手机主板被组织成一个个自管理的微型集群，每个集群包含数十个节点。
该项目的应用场景主要聚焦大学教育的数字化需求。
目前很多大学的教育技术、评分系统和研究应用程序运行在云端。这些应用程序的配置各不相同，从设置虚拟机托管到租赁昂贵的GPU服务器，应有尽有。
绝大多数应用程序都可以在一部智能手机上运行，而标准的评分系统后端则运行在小型云端，例如亚马逊云（AWS）的t3.micro（2个虚拟CPU，1GB内存）。
因此，与其将应用程序托管在云端，增加数据中心的成本和资源消耗，不如在本地部署的二手智能手机上运行这些应用程序。
在初步实验中，研究人员发现，一个仅由20部手机组成的小型集群，在承担一门75人以上课程的编程作业自动评分任务时，其峰值提交处理能力和延迟表现，甚至优于默认的亚马逊（AWS）云后端。
图说：针对一个由20部手机组成的集群，在运行并行计算评分任务时的集群延迟与吞吐量表现。图中绿色区域代表集群达到或超越常规吞吐量与延迟要求的工作运行点。
来源：谷歌研究院
加州大学圣迭戈分校团队最终的计划是利用2000部Pixel手机搭建一个真实的生产级集群，服务于计算机科学系的并行计算、系统编程等课程。
谷歌研究院披露，整个系统预计将于2026年秋季正式上线。如果最后规模能够成功扩大到2000部，理论上可以同时支撑上百门课程的学生作业提交需求。
这对于高校而言，意味着能以远低于采购新服务器或租用商业云的成本，拥有属于自己的、性能充沛的计算资源。
研究团队称成本仅为传统方案的零头。尤其当前内存、存储芯片价格上涨，用旧手机改造比采购全新组件搭建服务器更划算。
而且，这个项目的意义不止在于节省经费。它也为消费级硬件在严苛的持续负载下的可靠性研究提供了宝贵的试验场。
当然，对于追求极致性能、习惯动用成千上万颗顶级GPU的人工智能巨头而言，手机集群固然难以撼动其现有架构。
但对于教育机构、中小型企业以及边缘计算场景，这种低成本、低功耗、低隐含碳的方案展现出了诱人的前景。
该项目为如何处理海量电子垃圾提供了一种与“回收提炼”不同的思路。与其将数吨旧手机粉碎提炼金银，不如尝试延续其计算生命。
它挑战了我们对“性能”和“过时”的固有认知，一台单核性能不俗的旧手机，或许不再适合运行最新的游戏，但处理一个课程作业、托管一个轻量级网页应用，却绰绰有余。
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Reference：
[1]https://research.google/blog/a-low-carbon-computing-platform-from-your-retired-phones
[2]https://www.tomshardware.com/desktops/servers/researchers-recycle-old-phones-and-cluster-them-into-computing-platforms-says-processors-on-modern-smartphones-deliver-higher-single-core-performance-than-comparable-multicore-servers
[3]https://mezha.ua/en/news/google-research-ucsd-smartphone-server-312307/
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