Лилипуты и великаны компьютерного мира

В сфере компьютерных технологий наметились новые прорывы. IBM собирается собрать гигантский суперкомпьютер, который сможет составить реалистичную модель эволюции Вселенной. Ученые из Университета Южной Калифорнии создали микроскопический квантовый компьютер, способный решать сложные задачи. За кем же будущее — за лилипутом или за великаном?

Недавно корпорация IBM, одна из пионеров компьютерной эпохи, объявила о начале работ над гигантским суперкомпьютером. Этот гигант будет соединен с мощной сетью наземных радиотелескопов. По мнению разработчиков, мощности данной системы хватит на то, чтобы построить модель Вселенной, основанную не на математических выкладках, а на реальных данных.

Следует заметить, что идея "рассчитать" Вселенную до последней пылинки возникла уже давно, со второй половины ХХ века. Однако тогда еще не было столь мощных вычислительных систем, способных сделать такую сложную работу. Еще бы, ведь машине, что дерзнет заняться подобными расчетами, придется анализировать движение миллионов миллиардов объектов и решать примерно столько же уравнений. Совершенно очевидно, что для этого нужны особые возможности самого вычислительного центра.

И вот специалисты из IBM заявили, что эта задача им вполне по силам. Они утверждают, что по мощности этот "великан" будет превышать миллион самых быстрых сегодняшних ПК. Столь удивительные результаты конструкторы IBM рассчитывают получить с помощью трехмерных штабелей из процессоров. При этом в "железе" будут задействованы мемристоры — устройства, соединяющие в одном блоке процессор и память. Это позволит ускорить процесс обработки информации в тысячи раз.

Читайте также: Пентагон решил создать терминаторов?

Кроме того, для того чтобы этот гигант не перегрелся, его будет обслуживать мощная система жидкостного охлаждения. А для хранения огромных объемов данных планируется создать облачные сервера. Словом, все это весьма поможет в работе устройству, которое, по расчетам разработчиков, ежедневно будет обрабатывать примерно по два экзабайта (величина, равная равная 1018или 260 байт) информации (а может и больше).

Создатели суперкомпьютера заявили, что объем сведений, поступающих из сети телескопов в компьютер, как минимум, в сто раз превысит выход данных из датчиков Большого адронного коллайдера. То есть за год будет сохраняться от 300 до 1500 петабайт (1015 или 250 байт) информации. Напомню, что суперкомпьютеры церновского коллайдера сохраняют не более 15 петабайт в год.

Откуда же будет поступать это огромное количество данных? От радиотелескопов системы SKA (Square Kilometre Array). По замыслу ее создателей, это будет сеть из множества 15-метровых тарелок, которые займут площадь до трех тысяч квадратных километров. При этом каждая такая тарелочка будет обладать феноменальной чувствительностью — она сможет поймать сигнал гипотетического аэропортовского радара, находящегося на планете в 50 световых годах отсюда. Современные телескопы не обладают и десятой долей чувствительности элементов SKA.

Впрочем, всю эту "обсерваторию" надо где-то разместить. Идеальным местом создателям представляется обширная пустыня с не очень экстремальными условиями. По этому вопросу неделю назад в Амстердаме состоялось совещание директоров Square Kilometre Array. Его результаты пока не известны, однако были названы главные претенденты на размещение SKA — этоЮАР и Австралия. По предварительным данным, строительствосети телескопов должно начаться в 2016 году и продлиться до 2024 года.

А еще через год, если все пойдет успешно, состоится запуск всей сети SKA и суперкомпьютера. И тогда начнется расчет реалистичной модели Вселенной. Сложно сказать, сколько на это потребуется времени — ведь пока не известно, в каком темпе будет происходить получение данных и их обработка. Да и, возможно, к суперкомпьютеру будут постоянно подключать новые блоки, а к сети SKA — новые тарелки.

Итак, до начала сооружения супергигантской ЭВМ осталось уже не так много времени. Однако, пока конструкторы обсуждают схемы и чертежи этого великана, другая команда ученых продемонстрировала эффективного лилипута компьютерного мира. Специалисты из Университета Южной Калифорнии создали квантовый компьютер на основе алмаза. Им удалось преодолеть проблему декогеренции — "шума", который является одним из самых главных технических препятствий на пути создания квантовых компьютеров.

Напомню, что в отличие от традиционного компьютера, работающего с битами информации, квантовое ЭВМ оперирует кубитами. То есть такой компьютер может работать не только с состояниями "1" или "0", но и с обоими состояниями одновременно. Это называется состоянием суперпозиции. Использование суперпозиций позволяет квантовым компьютерам выполнять миллионы вычислений одновременно.

Однако состояние суперпозиции может быть разрушено той самой декогеренцией. Проще говоря, декогеренция — это нарушения неопределенности. То есть в случае квантового компьютера это означает потерю способности работать с состояниями "1" и "0" одновременно — система редуцируется до состояния только "1" и только "0". И пока защитить квантовый компьютер от такой редукции достаточно сложно.

Однако американские ученые нашли выход — они решили использовать такие алмазы, которые содержат примеси. И хотя в ювелирном деле их обычно забраковывают (из-за того, что они не такие прозрачные, как нужно), для квантовой электроники кристалл с атомами азота внутри оказался идеален. В итоге спин ядра азота внутри алмаза стал первым кубитом, а электрон — вторым.

У каждого кубита в данном компьютере есть свои плюсы и минусы. Так, электроны, из-за того, что они меньше ядер, выполняют вычисления гораздо быстрее. Однако они также подвержены более быстрой декогеренции. А вот кубит на основе ядра работает гораздо стабильнее, хоть и медленнее. Однако соединение двух кубитов в одну систему дало потрясающий эффект — благодаря использованию ядра в качестве кубита время декогеренции удалось растянуть на миллисекунды. Этого вполне достаточно для того, чтобы произвести нужные вычисления.

Читайте также: Физики записали информацию на атом

Как видите, последние достижения в сфере IT-технологий демонстрируют два основных пути эволюции компьютеров. Один из них — это создание супермощных великанов, другой предполагает разработку не менее мощных квантовых лилипутов. И при этом между ними нет конкуренции — они выполняют совершенно разные задачи. Великан может работать с большими объемами данных достаточно долгое время, а лилипут — быстро решить весьма сложную задачу. Не исключено, что в дальнейшем эти два направления объединятся, и тогда человечество сможет составить реалистичную модель любого явления природы в самые короткие сроки.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

Встройте "Правду.Ру" в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Добавьте "Правду.Ру" в свои источники в Яндекс.Новости

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках, Google+...

Комментарии
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Муж научил собаку воровать деньги у жены
Белорусы объявили "палачом" Александра Суворова
Украина потребовала от Трампа покаяться за встречу с Путиным
Меланью Трамп перемкнуло от рукопожатия Путина
Меланью Трамп перемкнуло от рукопожатия Путина
Трамп объяснил, почему не считает Россию даже соперником
Сербия опять не признала Косово. И даже больше
Украина потребовала от Трампа покаяться за встречу с Путиным
"Северному потоку-2" дышит в спину западный конкурент
Россия вывела деньги из госдолга США для золотого удара
Украинец - это партийная принадлежность
Украина потребовала от Трампа покаяться за встречу с Путиным
"Северному потоку-2" дышит в спину западный конкурент
Меланью Трамп перемкнуло от рукопожатия Путина
Сербия опять не признала Косово. И даже больше
Меланью Трамп перемкнуло от рукопожатия Путина