Новое исследование позволит уменьшить суперкомпьютеры до 1 см

Ученые из IBM заявили, что новаторское исследование позволит уменьшить размер процессоров самых мощных суперкомпьютеров в мире до размера кубика сахара (1 см).

Целью является уменьшения потребления ими энергии, а не просто уменьшение размеров. По словам доктора Бруно Майчела, в будущем цена компьютеров будет больше зависеть от того, насколько они экономны в плане расхода энергии, а не от скорости. Оплата счетов на поддержание работы датацентра будет превышать цену оборудования.

Майчел с коллегами уже создали прототип для демонстрации принципа водяного охлаждения. Они назвали его Aquasar и его габариты превышают размер холодильника.

По подсчетам IBM, Aquasar почти на 50 процентов более экономичней расходует энергию, чем самые продвинутые суперкомпьютеры в мире.

"В прошлом, цена компьютера по большей части формировалась ценой железа - 50 лет назад один транзистор стоил доллар, или франк", - сказал Майчел из Цюрихской лаборатории IBM.

Но если посмотреть на цену сегодня, то цена транзистора - это 1/100 от цены печати всего одной буквы на странице.

Львиная доля расходов энергии приходится на охлаждение, ведь компьютер генерирует тепло в виде побочного продукта.

"В прошлом, большое значение имел список ТОП-500 самых быстрых суперкомпьютеров; компьютеры сортировались по своей производительности".

"В будущем, его место займет 'Зеленый 500', где компьютеры будут сортироваться по своей энергетической экономичности".

Еще недавно, суперкомпьютеры из этого списка, могли производить 770 миллионов вычислительных операций за секунду, тратя на это один ватт энергии.

Aquasar достиг почти в полтора раза большего, производя 1.1 миллиардов операций в секунду. Теперь стала задача по уменьшению его размеров.

"В данный момент, мы работаем над системой Aquasar, состоящей из стойки заполненной процессорами. Мы планируем, что через 10-15 лет, мы сможем уменьшить эту систему до размеров одного сахарного кубика - у нас будет суперкомпьютер в сахарном кубике".

На перемещение информации затрачивается в 1000 раз больше энергии, чем на произведение вычислений с этой информацией по ее прибытии. Более того, узкое место, задерживающее время выполнения операций, заключается именно в доставке информации, замедляющей весь процесс.

Излишки тепла при этом, могут, с определенной долей успешности, быть удалены с помощью воздухообмена. Именно для этого предназначены кулеры. Но такой же объем воды может переносить в 4000 больше тепла, по сравнению с воздухом.

Системы охлаждения значительно утяжеляют систему. На один миллиграмм транзисторов, в современном стандартном чипе, приходится 1 кг охлаждающего оснащения, как рассказал доктор Майчел.

Частичное решение, которое используется в прототипе , заключается в водяном охлаждении на основе облегченной, более эффективной циркуляции воды, на подобии разветвленной сердечнососудистой системы человека.

Но инженеры собираются пойти еще дальше. Они хотят складывать процессоры друг на друга в большие стопки, отделенные друг от друга каналами водяного охлаждения, не толще человеческого волоса.

Поскольку большое расстояние между процессорами негативно сказывается на скорости работы и выделяет излишки тепла, такое близкое расположение чипов позволит одновременно решить проблемы скорости, размера и эксплуатационных расходов.

В подтверждение работоспособности этого принципа, команда соорудила стеллаж высотой в четыре процессора. Но, по словам доктора Майчела, предстоит еще много работы.

Одной из главных технических вызовов инженерам, станет обеспечение связи между чипами, которые должны работать как проводники и быть водонепроницаемыми.

Оригинал (на англ. языке): BBC

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов