Ο τεχνολογικός «κολοσσός» Imec, θέλει να δημιουργήσει ένα κέντρο δεδομένων μεγέθους ενός κουτιού παπουτσιών, χρησιμοποιώντας 1.000 τρισδιάστατα υπεραγώγιμα τσιπ, χωρητικότητας 20 exaflops.
Με 20 exaflops, το κέντρο δεδομένων που θα δημιουργήσει το ερευνητικό ινστιτούτο της Imec, θα είναι 20 φορές πιο γρήγορο από τον ισχυρότερο υπερυπολογιστή που υπάρχει.
Για να αντιμετωπιστεί η επιβάρυνση των παγκόσμιων ενεργειακών πόρων, λόγω των επιταχυνόμενων υπολογιστικών απαιτήσεων - ναι, για την Τεχνητή Νοημοσύνη μιλάμε - το ερευνητικό ινστιτούτο Imec προτείνει μια ριζική στροφή από τις παραδοσιακές μεθόδους υπολογισμού.
Η λύση του, που αναλύεται στο περιοδικό μηχανικής IEEE Spectrum, περιλαμβάνει την εκμετάλλευση των θεμελιωδών ιδιοτήτων των υπεραγωγών, ώστε να καταναλώνεται όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια, δημιουργώντας με αυτόν τον τρόπο έναν καινοτόμο, υπεραγώγιμο επεξεργαστή.
Αυτή η πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, αναπτύσσεται εδώ και δύο χρόνια, και μέχρι στιγμής χρησιμοποιεί τις συνήθεις τεχνικές κατασκευής CMOS, οι οποίες μπορούν δυνητικά να προσφέρουν υπολογιστική ισχύ που είναι εκατό φορές περισσότερο αποδοτική ενεργειακά, από τα καλύτερα τσιπ που διαθέτουμε σήμερα.
Η νέα αυτή τεχνολογία, θα μπορούσε να «οδηγήσει σε έναν υπολογιστή που χωράει υπολογιστικούς πόρους ίσους με ένα κέντρο δεδομένων, σε ένα σύστημα στο μέγεθος ενός κουτιού παπουτσιών».
20 exaflops
Η έρευνα της Imec περιελαμβάνει τη σχεδίαση ενός νέου είδους επεξεργαστή, με στενή συνεργασία μεταξύ των μηχανικών CMOS και των ομάδων ανάπτυξης πλήρους φάσματος.
Η Imec πέρασε από τη χρήση του νιόβιου ως υπεραγώγιμου υλικού, στη συγγενή ένωση του νιτριδίου τιτανίου του νιόβιου, καθώς μπορεί να αντέξει τις θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή CMOS, χωρίς όμως να χάσει τις υπεραγώγιμες ικανότητές του.
Το προκύπτον υπεραγώγιμο τσιπ, έχει βελτιστοποιηθεί για χρήση σε επεξεργαστές Τεχνητής Νοημοσύνης. Ωστόσο, ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό για τη λειτουργία του, είναι ότι θα πρέπει να βρίσκεται μονίμως βυθισμένο σε υγρό ήλιο, σε θερμοκρασία 4 Kelvin δηλαδή -269,15°C.
Σε σύγκριση με τα συμβατικά τσιπ CMOS, οι υπεραγωγοί διαχέουν μόνο ένα κλάσμα της ενέργειας υπό τη μορφή θερμότητας. Αυτό το χαρακτηριστικό, επιτρέπει τη δυνατότητα στοίβαξης υπολογιστικών τσιπ, απευθείας το ένα πάνω στο άλλο, μειώνοντας το φυσικό αποτύπωμα τους, διατηρώντας παράλληλα τα κέρδη πυκνότητας που επιφέρει ο νόμος του Μουρ*.
Η Imec εκτιμά ότι μια στοίβα από 100 υπεραγώγιμες πλακέτες, τοποθετημένες σε περιβάλλον ψύξης και μεγέθους 20 x 20 x 12 εκατοστών, μπορεί να αποδώσει το εντυπωσιακό νούμερο 20 exaflops.
Αυτή είναι η 20πλάσια ικανότητα του ισχυρότερου υπερυπολογιστή που υπάρχει σήμερα (Frontier στο Oak Ridge National Laboratory, στο Τενεσί των ΗΠΑ), ο οποίος καταναλώνει συνολικά 500 κιλοβάτ ισχύος. Προσφέρει επίσης 100 φορές το επίπεδο ενεργειακής απόδοσης.
Η καινοτομία της Imec δεν αποσκοπεί στην αντικατάσταση των υφιστάμενων τεχνολογιών υπολογιστών CMOS, αλλά μάλλον στη συμπλήρωσή τους. Οι ερευνητές του Ινστιτούτου πιστεύουν ότι η τεχνολογία θα ενισχύσει την Τεχνητή Νοημοσύνη και τη μηχανική μάθηση και θα ενσωματωθεί απρόσκοπτα με τους κβαντικούς υπολογιστές.
Το μικρότερο αποτύπωμα του κέντρου δεδομένων που καθίσταται εφικτό από την υπεραγώγιμη ψηφιακή τεχνολογία θα επιτρέψει σε αυτά τα συστήματα να τοποθετηθούν πιο κοντά στις εφαρμογές - στόχους τους, αποφέροντας τελικά κολοσσιαίες εξελίξεις σε κλάδους όπως η γεωργία, η υγειονομική περίθαλψη και η ενέργεια.
*Ως «Νόμος του Μουρ» ονομάζεται η θεώρηση πως ο αριθμός των τρανζίστορ (διάταξη ημιαγωγών στερεάς κατάστασης, η οποία βρίσκει διάφορες εφαρμογές στην ηλεκτρονική) ενός πυκνού ολοκληρωμένου κυκλώματος διπλασιάζεται κάθε δύο χρόνια, και διατυπώθηκε στις 19/04/1965.
