Недавно компания IBM представила прототип своего нового компьютера. Создатели заявили, что вдохновлялись человеческим мозгом при создании машины. Главный орган тела человека имеет невероятную вычислительную мощность, потребляя при этом всего 20 ватт энергии. Этот идеал пока, конечно же, недостижим, но это не значит, что к нему не стоит стремиться.
Головной мозг обладает ещё одной отличительной особенностью: его питают жидкости организма. Вот здесь инженерам IBM удалось посоперничать с природой: новый компьютер использует для своих нужд "электронную кровь". Система "окислительно-восстановительных потоков" перекачивает кровь-электролит по компьютеру и тем самым выводит излишнее тепло и обеспечивает его энергией.
Простейший прототип машины был представлен в Цюрихской лаборатории IBM. Во время презентации разработчики-инженеры Патрик Рух (Patrick Ruch) и Бруно Мишель (Bruno Michel) заявили, что к 2060 году гигантский компьютер-мозг, который сегодня занимает половину футбольного поля, сможет уместиться на рабочем столе в каждом доме.
"Человеческий мозг превосходит по вычислительной мощности любой современный компьютер в десятки тысяч раз. Всё потому, что он использует для своей работы сеть капилляров и кровеносных сосудов для транспортировки тепла и энергии одновременно. Когда-нибудь мы научимся воспроизводить столь сложные природные системы, и сегодня мы сделали первый шаг на пути к этому", — заявили разработчики.
Представители компании считают, что главная задача, которую должны поставить перед собой создатели компьютерных чипов будущего — это достижение максимальной энергоэффективности. Самые современные кремниевые чипы, которые за полвека удвоили мощность благодаря закону Мура, приближаются по показателям к предельным значениям (при большей мощности они попросту перегреются и выйдут из строя).
"Девяноста девять процентов объёма компьютера отведено для охлаждения и питания, и лишь один процент отвечает за обработку информации. Наш мозг отводит 40% объёма на функциональную производительность и лишь 10% — на обеспечение энергией и охлаждение", — говорит Мишель.
При разработке "бионической архитектуры" нового компьютера Мишель и его коллеги вспомнили один из законов природы, который называется аллометрическим скейлингом. Согласно этому закону, метаболическая мощность животного прямо пропорциональная размерам его тела.
Тот же принцип применим и к вычислительной технике, которая должна соответствовать трём ключевым особенностям для его выполнения. К первой из них инженеры отнесли так называемую трёхмерную архитектуру, когда компьютерные чипы устанавливаются друг на друга (благодаря этому ячейки памяти перемежаются процессорами).
Однако современные чипы выстраивают в форме плоской решётки (пространство над ней необходимо для рассеивания излишнего тепла). Чипы, построенные по принципу трёхмерной архитектуры, будут "запирать" тепло внутри конструкции, что, как мы уже сказали, кончается для них плохо.
Чтобы решить эту проблему, инженеры IBM интегрировали в конструкцию систему жидкостного охлаждения (это вторая особенность): слои чипов чередуются с микроскопическими трубочками воды.
К слову, эта система уже была ранее продемонстрирована компанией Aquasar. Благодаря новой технологии, суперкомпьютер SuperMUC стал потреблять на 40% меньше электроэнергии.
Третья особенность технологического дизайна мозга-компьютера — это система одновременной заправки жидкостью и охлаждения. Здесь, опять же, инженеры вдохновлялись природой: кровь обеспечивает транспорт сахара и рассеивание тепла одновременно. Поэтому IBM стала искать такую жидкость, которая бы справилась с несколькими задачами сразу.
Для лабораторных тестов блока "окислительно-восстановительного потока" инженеры выбрали ванадий. В ходе испытаний жидкий электролит заряжался на электродах, а затем закачивался в компьютер, где он передавал энергию на чип.
Несмотря на то, что подобная система довольно проста, как в дизайне, так и в исполнении, для работы такого компьютера требуется больше электроэнергии, чем производится во всём мире. Но разработчики уверены, что ближайшее будущее вычислительной техники именно за системой "электронной крови".
В то время как другие исследователи работают с фотоникой, спинтроникой и квантовыми компьютерами, мы считаем, что светлое будущее прямо перед нашим носом. Нужно только решить несколько задач, пишут разработчики.
Коллеги инженеров IBM, не имеющие непосредственного отношения к разработке компьютера-мозга, в один голос говорят, что такая машина действительно сможет в будущем быть несопоставимо мощнее всех современных машин, но ей никогда не придётся соперничать с человеческим мозгом.
Во-первых, потому что с цифровых вычислений придётся перейти на аналоговые, а это уже шаг назад. Во-вторых, для создания по-настоящему "бионического" компьютера придётся провести ещё массу исследований работы человеческого мозга, понять его механизмы обработки информации и прочие сложнейшие процессы. И, в-третьих, наш мозг также обладает рядом недостатков, совершенно недопустимых для компьютеров: к примеру, он способен уставать.
Также по теме: IBM придумала софт для "биологических" процессоров IBM делает "мозг" из транзисторов Созданы нейроморфные чипы, имитирующие функции мозга Интернет может стать платформой для выращивания искусственного интеллекта IBM приблизилась к созданию инновационных чипов
