- Werden die Mainboards ungenutzter Smartphones zu einem Cluster zusammengefasst und für allgemeines Cloud-Computing wiederverwendet, kann das den CO2-Fußabdruck des Computings senken, weil weniger neue Hardware hergestellt werden muss
- Die CO2-Emissionen des Computings lassen sich in Betriebsemissionen aus dem Stromverbrauch und in graue Emissionen aus der Hardwareherstellung unterteilen; der Herstellungsfußabdruck ist die komplexere Herausforderung
- Der Single-Thread-Performance-Kern moderner Smartphones erreicht eine ähnliche oder sogar höhere Kernleistung als moderne Multicore-Server, doch wegen des geringeren Speichers und der kleineren Kernzahl müssen geeignete Anwendungen sorgfältig ausgewählt werden
- Die UC San Diego plant mit Unterstützung von Google ein Rechenzentrum auf Basis von 2.000 Pixel-Smartphones; in einem ersten Experiment mit 20 Geräten wurden die Spitzenraten an Einreichungen in Kursen mit mehr als 75 Teilnehmenden sowie geringere Bewertungsverzögerungen als mit einem Standard-AWS-Backend unterstützt
- Der Einsatz liefert zu geringen Kosten Rechenleistung im Umfang von etwa 50 Servern und dient als groß angelegtes Testfeld, um die Zuverlässigkeit von Consumer-Hardware in einer Umgebung mit dauerhaftem Einsatz zu überprüfen
CO2-Fußabdruck des Computings und Wiederverwendung von Smartphones
- Der CO2-Fußabdruck des Computings ist eine zentrale Nachhaltigkeitsfrage; die wichtigsten Quellen sind Betriebsemissionen aus dem Energieverbrauch während der Nutzung und graue Emissionen im Zusammenhang mit der Hardwareherstellung
- Betriebsemissionen werden oft durch bessere Energieeffizienz und den Einsatz sauberer Energie adressiert, der Herstellungsfußabdruck ist jedoch ein komplexeres Hindernis
- Forschende der UC San Diego arbeiten an einem Ansatz für Phone-Cluster-Computing, bei dem die Mainboards aus ausgemusterten Smartphones entnommen, zu Clustern zusammengestellt und als allgemeine Computing-Plattform wiederverwendet werden
- Der von Google unterstützte Plan der Universität sieht vor, ein Rechenzentrum mit 2.000 Pixel-Smartphones aufzubauen, um Hunderten Forschenden und Studierenden kostengünstiges und CO2-armes Cloud-Computing bereitzustellen
- Ziel dieses Ansatzes ist es, den Bedarf an neu hergestellter Hardware und die damit verbundenen Emissionen zu verringern
Smartphones: ein wichtiger Faktor
- Menschen tauschen ihre Handys im Durchschnitt alle 4 Jahre aus
- Der Austausch wird in der Regel von der Nachfrage nach neuen Geräten angetrieben, einschließlich der Funktionen neuer Modelle
- Viele ersetzte Handys verfügen weiterhin über ihre wesentlichen Rechenfunktionen und sind relativ leistungsfähige Computer mit integriertem Prozessor, Beschleunigern, Speicher und Storage
- Selbst ältere Handys, die für Erstkäufer nicht mehr attraktiv sind, können den ökologischen Fußabdruck des Computings direkt senken, wenn sie wieder in Betrieb genommen werden, da dadurch keine zusätzlichen Rohstoffe gewonnen werden müssen
- Die neue Strategie besteht darin, unerwünschte Smartphones für Cloud-Computing-Anwendungen umzuwidmen
Von Consumer-Geräten zu Rechenzentrums-Hardware
- Die Single-Thread-Leistung der Performance-Kerne moderner Smartphones ist mit der Kernleistung moderner Multicore-Server vergleichbar oder sogar besser
- Ein Vergleich des 2023 Pixel Fold mit dem ASUS RS720A-E11 anhand der SPEC-Benchmark-Suite zeigt, dass die Pro-Kern-Leistung der Performance-Kerne des Pixel Fold in den meisten Benchmarks über der des Referenz-Data-Center-Servers liegt
- Der größte Unterschied zwischen Smartphones und Servern liegt bei Größe und Kapazität
- Server verfügen über Dutzende leistungsstarke Multithread-Prozessorkerne und sehr große Speicherkapazitäten
- Smartphones haben einige heterogene Prozessorkerne und 8 bis 12 GB Speicher
- Die zentrale Herausforderung besteht darin, Anwendungen zu identifizieren, die in die Kapazität von Smartphones passen oder daran angepasst werden können
- Unveränderte Consumer-Smartphones direkt in eine Rechenzentrumsumgebung zu übernehmen, wäre riskant und ineffizient
- Peripherie-Hardware wie Display, Akku, Gehäuse und Kamera wird in einer Serverumgebung nicht benötigt
- Einige Komponenten, insbesondere der Akku, bestehen nicht aus Materialien, die für Rechenzentrumsumgebungen geeignet sind
- Vor dem Einsatz müssen Smartphones so verarbeitet werden, dass nur das Mainboard mit den zentralen Rechenfunktionen übrig bleibt
- Laut interner Bewertung des CO2-Fußabdrucks entfällt auf das Mainboard mit rund 50 % der größte Anteil der grauen Emissionen
- Dieser Schritt zielt auf die Komponente mit dem größten Einfluss
Betriebssystem und Cluster-Orchestrierung
- Das Android-Betriebssystem basiert bereits auf Linux, aber der auf Mobilgeräte ausgerichtete Android-User-Space muss durch eine allgemeine Linux-Distribution ersetzt werden
- Die Aktualisierung des Betriebssystems verbessert nicht nur die Programmierbarkeit, sondern deaktiviert auch verschiedene Schutzmechanismen, die für Consumer-Geräte wichtig, für Cloud-Computing jedoch unnötig sind
- Auf Handys gibt es den low memory killer-Daemon, der speicherintensive Anwendungen einschränkt
- Um traditionelle Serverleistung zu erreichen, müssen Aufgaben über viele Geräte hinweg orchestriert werden
- SPEC-Benchmark-Ergebnisse zeigen, dass 25 bis 50 Smartphones einem modernen Server entsprechen
- Dieses Problem wird durch die Verwaltung containerisierter Anwendungen mit Kubernetes adressiert
- Die Handys werden zu selbstverwalteten Clustern von 25 bis 50 Geräten zusammengestellt
Aufbau einer CO2-armen Cloud-Computing-Plattform
- An mehreren Universitäten laufen bereits EdTech-, Bewertungs- und Forschungsanwendungen in der Cloud
- Das Anwendungsspektrum reicht von kleinen Maschinen für das Hosting von Jupyter-Notebooks bis zu teuren GPU-basierten Servern für Kurse in Parallel Computing
- Die meisten dieser Anwendungen liegen innerhalb des Bereichs, den ein einzelnes Smartphone hosten kann
- Standard-Backends für die Bewertung laufen auf kleinen Cloud-Instanzen wie AWS t3.micro mit 2 vCPU und 1 GB Speicher
- Ein Experiment, bei dem Bewertungsaufgaben für Parallel Computing auf einem Cluster aus 20 Handys ausgeführt wurden, zeigte Betriebspunkte, die typische Anforderungen an Durchsatz und Latenz erfüllten oder übertrafen
- Eine auf Matrixmultiplikation basierende Aufgabe ist CPU-intensiv und läuft auf einem einzelnen Gerät etwa 50 Sekunden
- In den Latenzkennzahlen ist die Cluster-Orchestrierung enthalten
- Forschende der UC San Diego planen einen Computing-Cluster aus 2.000 Handys, um Informatikkurse wie Parallel Computation und Systems Programming zu unterstützen
- In ersten Experimenten konnte bereits ein Cluster mit 20 Geräten die Spitzenraten an Einreichungen in Kursen mit mehr als 75 Teilnehmenden bewältigen, und die Bewertungsverzögerung lag unter der eines Standard-AWS-Backends
- Ein Einsatz mit 2.000 Handys könnte 100 solcher Kurse gleichzeitig unterstützen
- Der Einsatz hat den direkten Vorteil, Rechenleistung im Umfang von 50 Servern zu einem Bruchteil der üblichen Kosten bereitzustellen
- Derselbe Einsatz dient als Testfeld, um Smartphone-basiertes Computing im großen Maßstab zu validieren
- Insbesondere wird die Zuverlässigkeit von Consumer-Hardware in einer Umgebung mit dauerhaftem Einsatz untersucht
- Das Gesamtsystem soll im Herbst 2026 eingeführt werden
- Mehr zu Ansätzen zur Reduktion von CO2-Emissionen bei Consumer-Elektronik steht im Consumer Hardware Carbon Reduction Guide
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Der Hauptgrund, warum ausgemusterte Handys zu Elektroschrott werden, sind proprietäre Firmware-Blobs und gesperrte Systeme, weil Nutzer die Geräte dadurch nicht mit Sicherheitsupdates weiter pflegen können
Auch die Supportzeiträume der OEMs sind viel zu kurz, sodass Geräte nach dem Supportende sehr unsicher werden
Alte Geräte sollten nicht mit Netzwerken verbunden werden, die über das Internet erreichbar sind
Google macht das mit 7 Jahren Support in dieser Hinsicht gut, aber Sony bietet 4 Jahre, und bei Nicht-Flaggschiffen von Xiaomi oder den günstigsten Samsung-Modellen ist es ähnlich
Wenn Google aber einen beliebigen Haufen alter Handys nehmen und das tun kann, fragt man sich, warum Verbrauchern nicht dieselbe Wahl gelassen wird
Selbst wenn das nur bei Handys möglich ist, die Google selbst einmal verkauft hat, bleibt dieselbe Frage bestehen, und sie gilt auch für andere Hersteller
Wie gesagt: Der Kreislauf, in dem Handys allein durch das Ende des OEM-Supports nutzlos werden, muss durchbrochen werden
Außerdem sollten Endnutzer Akku, Display, Anschlüsse usw. austauschen und reparieren können
Unklar ist auch, wie Daten in solche alten Handy-Computing-Knoten hinein- und wieder herausgelangen
Ob es über USB-C läuft, weiß ich auch nicht, und der Artikel erklärt diesen Teil etwas zu wenig
Meistens wird gewechselt, weil das Handy langsam geworden ist, der Akku verschlissen ist oder man eine bessere Kamera will
Außerdem heißt die Möglichkeit, Firmware-Blobs oder den Kernel zu ersetzen, nicht, dass tatsächlich Updates erscheinen
Bei LineageOS erfordert Android 16 Linux 5.4 oder neuer, daher bleiben viele Handys mit älteren Kerneln bei 22.2 (Android 15) stehen
Früher konnte man sogar Geräte wie das ursprüngliche Pixel von 2016 auf das neueste Android bringen
Das ist kein Problem von Firmware-Blobs oder gesperrten Systemen; Kernel-Quellen sind vorhanden und ein Kerneltausch ist möglich, aber niemand will sich die Mühe machen, den Kernel eines 10 Jahre alten Handys hochzuziehen
https://lineageos.org/Changelog-30/#legacy-devices
Dass alte Geräte nicht mit internetzugänglichen Netzwerken verbunden werden sollten, hängt außerdem vom Anwendungsfall ab
Für ein NAS oder einen Computing-Cluster, auf dem nur vertrauenswürdige Aufgaben laufen, kann das in Ordnung sein, solange der Kernel keine Schwachstelle zur Remote-Code-Ausführung hat
Da Google sich auf Google-Handys konzentriert, dürfte das Entsperren des Bootloaders kein großes Problem sein, und es steht dort auch, dass aus anderen Gründen zusätzlich der Kernel ausgetauscht werden muss
Der größte Stolperstein bei so einem Cluster dürften die Kosten sein
Selbst wenn ein 4 Jahre altes Handy kostenlos ist, braucht es Zerlegung, Tests sowie die Entwicklung und Unterstützung von Hard- und Software, und all das muss immer wiederholt werden
Google hat vielleicht genug Stückzahlen, um mit einer bestimmten Hardwaregeneration einen einheitlichen Cluster zu bauen, aber Handy-Generationen wechseln im Abstand von wenigen Monaten
Wenn man 4 Jahre alte Hardware nutzt, startet man auch mit 4 Jahren weniger erwarteter Restlebensdauer der Bauteile, und das gilt schon beim Vergleich innerhalb derselben Klasse, noch ohne Konsumentenhardware mit Server-Hardware zu vergleichen
Bei so viel zusätzlicher Arbeit fragt man sich auch, welchen Effekt das auf den CO2-Fußabdruck hat, den man eigentlich verringern will
Möglicherweise ist es wirksamer, Handys einfach länger als Handys zu nutzen
Als Forschungsprojekt oder kleines Hobbyprojekt ist das gut, aber kommerziell scheint es extrem schwer tragfähig zu machen
Schon Handys, bei denen sich der Bootloader entsperren lässt, sind selten, und offene Treiber, die sich in den Mainline-Kernel überführen lassen, sind noch seltener
Im Artikel scheint ein Pixel Fold von 2023 als einer der Kandidaten genannt zu werden; wenn das fragile Display kaputt ist, kann das eine gute Gelegenheit sein, aber ein billiges Gebrauchtgerät ist es nicht
Selbst normale Pixel im Barrenformat haben nur eingeschränkten Support für echte Android-Alternativen wie PostmarketOS, und günstigere Geräte anderer Anbieter nutzen meist Mediatek-/Exynos-SoCs und haben oft überhaupt keine öffentliche Dokumentation oder Unterstützung
Der Bootloader ließ sich entsperren, und dank LineageOS kann ich es immer noch verwenden
Die Leistung ist ordentlich und für meine Zwecke ausreichend, und Banking-Apps sowie Apps für digitales Bezahlen funktionieren alle
OEMs müssten das Entsperren des Bootloaders einfach erlauben
Selbst wenn sie es erst nach dem Verkaufsende freigeben, könnte das Verschwendung stark reduzieren
Einfach zu gierig
Um so etwas möglich zu machen, wären Vorschriften gut, die das Entsperren des Bootloaders verpflichtend machen
Verbraucher bauen seit Jahrzehnten Cluster aus Consumer-Hardware, und viele erinnern sich sicher noch an die PS3-Supercomputer aus der Mitte der 2000er
Ich persönlich habe viele Batch-Workloads wie CFD-Simulationen, die auch auf einem Bündel von Handys problemlos und ohne Zuverlässigkeitsprobleme laufen könnten
Ich würde alter Hardware gern ein zweites Leben geben, indem ich sie weiterverwende
Ich überlege ohnehin schon, alte Server von Orten wie ETB zu betreiben, aber die Leistung pro Watt könnte bei Handys deutlich besser sein
Ich weiß nicht, ob es fair wäre, selbst bei solchen Geräten eine Entsperrung zu verlangen
Bei universellen Computing-Geräten stimme ich aber zu 100 % zu, und am Ende ist der Unterschied auch nicht so groß
Man könnte auch festlegen, dass alle Geräte etwa 4 Jahre nach Marktstart entsperrbar sein müssen, unabhängig davon, wann sie verkauft wurden oder ob der Support schon beendet ist
Oder vielleicht ist ein Geschäftsmodell grundsätzlich nicht wünschenswert, bei dem Geräte billiger als Konkurrenzprodukte verkauft werden, um das später über Spiele wieder hereinzuholen
Vielleicht sollten alle Geräte entsperrbar sein müssen, die gewisse Bedingungen erfüllen, etwa ausreichend Arbeitsspeicher und CPU-Leistung sowie die Fähigkeit, IP-Traffic zu verarbeiten
Sonst wirkt es lächerlich, wenn man am Ende noch das Entsperren von Toaster-Firmware verlangt
Hardwarehersteller sollten den für Firmware, Blobs usw. nötigen Quellcode offenlegen
Abgesehen von Ausnahmen aus Gründen der nationalen Sicherheit sollte es meiner Meinung nach auch eine 20-Jahres-Regel geben, nach der bei jeder veröffentlichten kommerziellen Software nach 20 Jahren der Quellcode offengelegt werden muss
Interessanter Ansatz
Die Art, wie diese Gruppe die Geräte als viele schwache Server behandelt, im Grunde wie einen Raspberry-Pi-Cluster, scheint die realistischste Möglichkeit zu sein, Handy-Hardware in größerem Maßstab wiederzuverwenden.
Besonders dann, wenn es tatsächlich Unterstützung von den Hardware-Herstellern gibt.
Es ist wirklich schade, dass das iPhone im Vergleich zu Android viel stärker abgeschottet ist.
Theoretisch kann man Linux innerhalb von UTM[0] ausführen, aber außerhalb der EU macht Apple das absichtlich schwierig, und Einschränkungen beim Speicher sowie Leistungseinbußen bleiben bestehen.
Das Abschlussprojekt unserer Gruppe war ebenfalls ein auf Handys basierender Computing-Cluster, insbesondere mit dem Ziel der LLM-Inferenz [1].
Statt ein neues Betriebssystem zu installieren, haben wir für jedes Betriebssystem eigene Apps gebaut.
Da die Geräte ältere Modelle waren, war die Hardware bei Android-Handys schlechter, während die Software-Einschränkungen beim iPhone größer waren.
[0] https://getutm.app/
[1] https://github.com/orgs/rmcluster/repositories
Es wäre schön, wenn dieses Projekt etwas hervorbringt, das Homelab- oder Self-Hosting-Nutzer mit einem 3D-Drucker herstellen können.
Das scheint die wahrscheinlichste Zielgruppe zu sein.
Ich frage mich, ob es dazu einen Artikel oder einen Link zur wissenschaftlichen Arbeit gibt.
Manchmal stelle ich mir merkwürdig eine postapokalyptische Welt vor, in der Fabriken niedergebrannt sind und die Menschen nur mit der verbliebenen Technik überleben müssen.
Es gibt kein Netzwerk, nur externe Solarenergie oder Generatoren und lokale Geräte.
Es ist spannend, darüber nachzudenken, wie weit man unter solchen Bedingungen kommen könnte.
Ich frage mich, ob es Empfehlungen für Romane, Filme oder Videospiele zu diesem Thema gibt.
Der Grund, warum man solche Fantasien hat, ist wahrscheinlich, dass man in den dafür nötigen Fähigkeiten kompetent ist.
Aber zwischen dieser Vorstellung und dem aktiven Wunsch, dass so eine Katastrophe wirklich eintritt, liegt nur eine sehr dünne Linie.
Denn dann würden man selbst und die eigenen Fähigkeiten wertvoll werden.
Vor dieser Art von selbstgefälliger Fantasie sollte man sich hüten.
Leute, die Waffen sammeln, hoffen insgeheim auf den Zusammenbruch von Recht und Ordnung; Menschen, die auf dem Land mit Pferden leben, stellen sich Cowboys in einer Welt ohne Autos vor; und Menschen, die an alten Autos schrauben, denken an Szenarien wie in Mad Max.
Diese Szenarien sind nicht besonders wahrscheinlich, bleiben aber in der Vorstellung vieler Menschen lebendig, weil viele insgeheim wollen, dass sie Wirklichkeit werden.
Zum Beispiel kommen dort Druckfedern statt Benzinmotoren vor und Computer, die mit Pedalen betrieben werden.
Es sind auch ziemlich düstere Geschichten dabei, die für manche unangenehm sein könnten.
https://windupstories.com/books/pump-six-and-other-stories/
Silo / WOOL von Hugh Howey könnte wörtlich genommen näher dran sein, könnte aber etwas anders sein als die gesuchte Stimmung.
Generell lohnt es sich, nach dem Genre Solarpunk zu suchen, insbesondere nach postapokalyptischem Solarpunk.
Es ist wirklich bedrückend, also Vorsicht, aber wenn du dafür bereit bist, ist es lesenswert.
Es ist schon seltsam, dass das ausgerechnet von Google kommt, also genau dem Unternehmen, das kürzlich den AOSP-Quellcodezugang für Dritte auf halbjährliche Releases beschränkt, den Umfang der Pixel-Quellen praktisch stark auf GPL reduziert und auch noch begonnen hat, die Änderungshistorie zu verbergen.
Außerdem treibt Google derzeit Entwicklerattestierung und Play Integrity auf Android voran.
Ich weiß nicht, ob man das als Witz verstehen oder als Zeichen interner Machtkämpfe sehen sollte.
Falls Ersteres gemeint ist, muss es zu Samsungs „Upcycle“ noch etwas aufholen, aber die Richtung stimmt.
Bei normalen Computern kann man fast beliebige Hardware nehmen, Linux installieren und sie nach etwa einer Stunde direkt benutzen, aber auf Android muss man für dasselbe durch unzählige Schritte gehen, und selbst dann sind die Ergebnisse uneinheitlich. Das ist absurd.
Die Handy-Hersteller haben uns darauf konditioniert, Handys als etwas Besonderes zu sehen, und uns damit regelrecht ausgebeutet.
Es ist einfach nur ein Computer mit einem Funkmodul.
Das ist beschämend.
Etwas verwandt damit: Es gibt auch Leute, die mit gebündelten Smartphones aus der Schublade Webhosting betrieben haben.
https://far.computer
https://compost.party
Dieses „Paper“ hat in Wirklichkeit fast keinen Inhalt und ist eher ein Vorschlag mit ein paar wenig hilfreichen Diagrammen.
Ich weiß nicht, was daran neu sein soll.
Menschen mit kleinem Budget bauen schon seit Langem Computing-Cluster aus gebrauchter, upgecycelter Hardware.
Dass so etwas von Google kommt, ist ziemlich seltsam
Das eigene Handy-Ökosystem wurde so gestaltet, dass man kein eigenes Betriebssystem installieren kann, und inzwischen wird sogar die Installation von Custom-Apps quasi als illegal dargestellt: https://keepandroidopen.org/
Schon am Anfang des Artikels steht, dass es sich um Forschungsgelder von Google Research für die University of California handelt und die Arbeit nicht einmal hauptsächlich von Google-Mitarbeitern durchgeführt wurde
Auch die Formulierung „illegal“ ist fragwürdig
Soll das heißen, man kommt dafür ins Gefängnis?
Außerdem ist es nicht einmal korrekt
Apps lassen sich nach 24 Stunden Wartezeit installieren, und mit
adbauch ohne WartezeitDas ist eine Entscheidung des jeweiligen Smartphone-OEMs, und die Tatsache, dass sich Pixel-Smartphones entsperren lassen, beweist genau das
Tatsächlich ist dieses Projekt überhaupt nur deshalb möglich
Als jemand, der vier RPi Zero W in einen Ikea-Rahmen eingebaut hat und sie als Docker-Swarm-Cluster betreibt, gefällt mir diese Idee wirklich sehr
Würde mich interessieren, ob du dazu irgendwo etwas geschrieben hast