Суперкомпьютер IBM получит электронную кровь

Создавая суперкомпьютеры, инженеры IBM столкнулись с проблемой роста: чем мощнее суперкомпьютер, тем больше нужно электроэнергии для его питания.

В результате в не столь отдаленной перспективе ситуация зайдет в тупик: провода будут не в состоянии перенести больше тока, чем некоторая заранее определенная величина. Не менее серьезная проблема связана с охлаждением. Недаром в некоторых суперкомпьютерах IBM лишь 1% объема корпуса занимают вычислительные компоненты, остальные 99% — это системы охлаждения и питания. Другими словами, современные суперкомпьютеры энергетически крайне неэффективны.

Выходом из ситуации стало применение системы водяного охлаждения, на разработку которой инженеров 1ВМ вдохновил… человеческий мозг. Наш мозг — это практически идеальная модель подобной системы, он примерно в 10 тысяч раз эффективнее любого современного компьютера по соотношению мощности и энергоэффективности.

Проект создания энергоэффективной системы предусматривает производство микроскопических капилляров для отвода тепла. Кроме того, будут применяться специальные — нейросинаптические — чипы, выполненные на экспериментальной платформе SyNAPSE, которые функционируют по принципу, «подсмотренному» у головного мозга (подробнее можно прочитать в разделе "Neurosynaptic chips" на сайте IBM Research). Капилляры для отвода тепла исследователи и назвали «электронной кровью». Отметим, что работа над проектом началась осенью 2013 года, заказчиком выступает Министерство обороны США.
Все бы хорошо, но «электронная кровь» решает лишь проблему охлаждения, проблема же питания суперкомпьютеров остается при этом нерешенной. Однако концепция «электронной крови» позволит не только охлаждать суперкомпьютер через капилляры, но и питать его энергией (по аналогии с питанием головного мозга). Окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие приток энергии с помощью «электронной крови», могли бы заменить электроэнергию, применяемую напрямую по проводам.

В качестве «электронной крови» инженеры IBM предлагают применять жидкость на основе соединений ванадия. Такой электролит получал бы заряд на электродах,
после чего отдавал энергию микрочипам в вычислительном блоке.

Впрочем, это очень-очень далекая перспектива. По словам исследователей из IBM Патрика Руха (Patrik Ruch) и Мишеля Брюна (Michel Brune), реализация идеи питания суперкомпьютера «электронной кровью» может быть внедрена не ранее 2060 года. Впрочем, перспективы рисуются вполне радужными: суперкомпьютер производительностью 1 квадриллион операций с плавающей точкой в секунду на «электронной крови» сравнится по размерам с обычным настольным ПК. Проблемы же с «электронной кровью» следующие. Во-первых, необходимо поддерживать очень низкую вязкость жидкости (так, у воды она на много порядков выше, чем необходимо). Другая задача — преодолеть силу поверхностного натяжения, ибо она препятствует движению воды у стенок сосудов. Кроме того, требуется очень высокая скорость обмена энергией — в настоящее время она и близко недостижима.