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Microsoft et Naval Group testent un data center sous-marin

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Le 1er juin, un data center enfermé dans une capsule étanche a été immergé à une profondeur de 40 mètres en Écosse, sur le site de l’European Marine Energy Center (EMEC) au large des Orcades. Cette opération est l’aboutissement de la deuxième phase du projet Natick de Microsoft Research, qui s’est associé pour l’occasion à Naval Group et dont l’objectif est d’ouvrir la voie à de nouvelles solutions d’hébergement.

 

Les équipes de Naval Group et Microsoft à Brest (© MICROSOFT - NAVAL GROUP / FRANCK BETERMIN)

Les équipes de Naval Group et Microsoft à Brest (© MICROSOFT - NAVAL GROUP / FRANCK BETERMIN)

 

Inventer le data center du futur

Le stockage de données à l’ère du numérique est un enjeu économique majeur, notamment pour les grands groupes comme Microsoft. Partant du principe que la majorité de la population mondiale réside près des côtes, l’entreprise américaine s’intéresse au développement de data centers offshore, capables d’être à la fois économiques financièrement et plus écologiques. On le sait, les centres de données sont de très grands consommateurs d’énergie, car il faut non seulement faire fonctionner les serveurs, mais aussi les systèmes de refroidissements qui vont avec.

La phase 2 du projet Natick

Microsoft souhaite expérimenter l’hébergement en milieu sous-marin. L’idée originelle vient d’un cadre de l’entreprise, Sean James, ancien sous-marinier dans l’US Navy. Séduite par l’idée, la compagnie s’est décidée à créer une équipe dédiée au projet pour tester la viabilité du concept. Une première phase a consisté à immerger en 2015 une petite capsule intégrant des serveurs, appelée Leona Philpot, au large de la Californie. La seconde phase vise à immerger un data center de taille réduite totalement opérationnel. Celui-ci doit être connecté à un champ éolien offshore, à la côte et ancré au fond de la mer sur une fondation conçue à cet effet.

 

Le Leona Philpot de la phase 1 (© MICROSOFT)

Le Leona Philpot de la phase 1 (© MICROSOFT)

 

Une solution prometteuse

Cette idée a de nombreux avantages sur le papier. D’abord, les grands ensembles de populations vivent souvent en régions littorales. Ensuite, le refroidissement des serveurs peut être facilité par le recours à l’eau froide de la mer. Et enfin dernier point, les énergies marines renouvelables peuvent apporter l’électricité nécessaire au fonctionnement de ces centres de données sans avoir recours à des énergies fossiles ou nucléaires.

Toutefois, les opérations de maintenance sont peu aisées et potentiellement très coûteuses si jamais il fallait retirer de l’eau les équipements. Le système doit donc être particulièrement fiable et résistant.

Naval Group a fait valoir ses arguments

L’ordre de grandeur est totalement différent avec le Leona Philpot et la technologie nécessaire à sa maritimisation n’était pas maîtrisée en interne. Microsoft s’est donc allié avec un acteur expérimenté du milieu maritime pour cette deuxième phase. 

Après avoir été invité à participer à un appel d’offres, Naval Group, via Naval Energies, a été sélectionné en novembre 2016 pour diriger la conception, la fabrication et le déploiement du data center de la phase 2. Une belle réussite pour l’industriel qui s’explique par la large palette de compétences de l’entreprise, selon Béatrice Nicolas-Meunier, chef de projet Natick chez NG : « Nous sommes les seuls à ma connaissance à être aussi diversifiés. Nous réalisons aussi bien des bâtiments militaires complexes, comme des sous-marins nucléaires, que des engins de production d’énergies marines renouvelables ».

Un data center extrêmement compact

Le système de la phase 2 est un centre de données réellement fonctionnel et opérationnel de taille réduite. D’un point de vue technique, il se compose de 12 racks contenant 864 serveurs standard de Microsoft représentant 27.6 pétaoctets de disque. Ce data center de Natick est aussi puissant que plusieurs milliers de PC grand public et dispose de suffisamment de stockage pour environ 5 millions de films. C’est marginal par rapport à des systèmes équivalents basés à terre. L’intérêt du concept réside dans sa capacité à être déployé facilement et en des temps courts (90 jours selon Microsoft).

 

 

 

(© MICROSOFT - NAVAL GROUP / FRANCK BETERMIN)

(© MICROSOFT - NAVAL GROUP / FRANCK BETERMIN)

 

D’un point de vue technique, il se démarque par sa compacité. En effet, il est conçu pour s’intégrer dans une capsule de 12.2 mètres de long et 2.8 mètres de large, soit à peu près la taille de deux conteneurs EVP. La fondation métallique, de forme triangulaire, mesure 14.3 mètres de long pour 12.7 de large. Aux serveurs, il faut ajouter les systèmes annexes (système de refroidissement, fibres optiques, etc.). « On dit souvent, à juste titre, que les sous-marins sont compacts, car ils regroupent de nombreux systèmes et locaux différents dans un espace réduit. Ici, on atteint une compacité bien supérieure. Ce fut un vrai défi d’ingénierie », confie Béatrice Nicolas-Meunier.

La consommation électrique de l’ensemble est donnée à 240 kW et sera, selon Microsoft, exclusivement produite par le biais d’énergies renouvelables, qu’elles soient onshore (éoliennes traditionnelles) ou offshore (éoliennes en mer, turbines marémotrices).

Un chantier transverse pour Naval Group

Pour l’industriel français, le travail consistait à réaliser la coque du data center, les équipements nécessaires à son fonctionnement comme le système de refroidissement, les réseaux électriques, l’armature générale et enfin la fondation ancrée dans le sol.

Les travaux d'ingénierie ont réellement commencé en décembre 2016. Il a donc fallu à peu près un an et demi pour assurer la conception, la production, l’intégration et les tests. Ce projet a fait appel à un ensemble de compétences et de ressources humaines de Naval Group très étendu. Naval Group a mis à contribution des équipes d’Indret, du Technocampus Océan, d’Ollioules, de Cherbourg ou encore de Brest. Elles ont travaillées pour des domaines aussi variés que l’ingénierie, l’expertise des coques, des matériaux, de l’environnement ou encore de la cyber sécurité. « Nous avons un panel de compétences et de savoir-faire technologiques très important. Chaque projet nous permet d’engranger de l’expérience technologique et d’augmenter notre capital intellectuel, c’est le cas avec le militaire, c’est le cas avec les EMR, cela l’a aussi été avec le projet de réacteur nucléaire Flexblue. Nous avons pioché ici et là les technologies dont nous avions besoin pour Natick », résume Béatrice Nicolas-Meunier.

 

Béatrice Nicolas-Meunier et son équipe lors de l'installation en Écosse (© SCOTT EKLUND / RED BOX PICTURES)

Béatrice Nicolas-Meunier et son équipe lors de l'installation en Écosse (© SCOTT EKLUND / RED BOX PICTURES)

 

Quant à la production, elle a concerné le site de Brest pour la fabrication de l’enveloppe et l’intégration finale. L'établissement de Lorient s'est chargé de la fondation métallique. Quand à Cherbourg, il a mené une batterie de tests. Le site cherbourgeois avait d’ailleurs déjà conduit des tests sur une réplique de l’enveloppe, à l’échelle 1/3, il y a un an.

Le besoin d’avoir un système durci

La difficulté du projet repose sur la capacité de résistance de l’ensemble. « Il n’est pas prévu de relever la capsule pendant les cinq prochaines années. Il n’y aura donc pas de maintenance physique. Par rapport à un data center classique basé à terre, il sera impossible de remplacer ou d’isoler un serveur défectueux par exemple. De fait, le système doit être autonome et surtout très résistant. Pour nous, cela veut dire que nous devons permettre aux serveurs de fonctionner correctement en garantissant une permanence de la circulation de l’information. Pour y parvenir nous avons poussé très loin la redondance des systèmes électriques, de transmissions de données et de refroidissement. Si un élément venait à tomber en panne, le système complet pourrait continuer à fonctionner », rappelle la chef de projet qui va pouvoir suivre à distance le comportement du système avec son équipe.

 

Le data center est conçu pour fonctionner en autonomie, avec un contrôle à distance (© MICROSOFT - NAVAL GROUP / FRANCK BETERMIN)

Le data center est conçu pour fonctionner en autonomie, avec un contrôle à distance (© MICROSOFT - NAVAL GROUP / FRANCK BETERMIN)

 

Une période d’évaluation de 12 mois

Le data center sous-marin est conçu pour rester immergé pendant cinq ans sans intervention directe et sera en activité pendant un an afin d’évaluer ses performances en conditions réelles d’utilisation.

S’ouvre donc maintenant une longue période de tests. Il va s’agir pour Microsoft Research de pousser ses serveurs à un niveau élevé, voire très élevé d’activité pour mesurer leur capacité à tenir dans ces conditions très particulières. À titre de comparaison, la société américaine a fait construire un data center identique, mais cette fois sur la terre ferme. Elle va ainsi pouvoir comparer l’évolution dans le temps entre les deux systèmes.

Naval Group, de son côté, va pouvoir continuer à accumuler de l’expérience qui pourrait lui resservir sur d’autres projets. « Natick nous a tous très motivés. Nous sommes évidemment très intéressés à l’idée de continuer à participer à des programmes innovants de la sorte », conclut Béatrice Nicolas-Meunier.

Si le concept de centrale nucléaire sous-marine Flexblue, basé sur le savoir-faire de Naval Group dans les coques de sous-marins intégrant une chaufferie, n'a pas encore vu le jour, l'industriel travaille ainsi, actuellement, sur des projets de sous-stations électriques sous-marines, destinées en particulier aux futurs champs d'hydroliennes. 

 

Naval Group (ex-DCNS)