Ученые придумали и рассказали, как создать компьютер размером с Юпитер

Шведский ученый Андерс Сэндберг предсказал, что понадобится для создания сверхкомпьютера размером с планету Юпитер и как его можно построить.

Его исследование приводит портал Interesting Engineering.

За последние 20 лет вычислительная мощность компьютеров значительно возросла, к примеру, современные смартфоны в миллионы раз мощнее оборудования, которое NASA использовало для отправки астронавтов на Луну в 1969 году. Очевидно, это далеко не предел вычислительных технологий, и в будущем машины станут еще "умнее" и производительнее.

Какие проблемы могут возникнуть у тех, кто намерен создать компьютер "Мозг Юпитера"

Компьютерный нейробиолог Андерс Сэндберг в 1999 году представил статью под названием "Физика суперобъектов обработки информации: повседневная жизнь "Мозга Юпитера", которая посвящена условиям создания гигантского компьютера размером с упомянутую планету. Он отметил, что каждая цивилизация ограничена физикой обработки информации, и выделил четыре фактора, которые мешают создать машину планетарного масштаба.

1. Плотность памяти и обработки сигналов

Все элементы компьютера, включая блоки памяти, процессоры и микросхемы, имеют предельные размеры, ограниченные физическими законами. Другими словами, нельзя создавать детали больше или меньше определенного предела, иначе они попросту не будут надежно работать из-за недостаточной плотности. Впрочем, с деталями дело обстоит гораздо проще, чем с остальными важными составляющими.

2. Скорость обработки

Скорость вычислений и поиска данных напрямую зависит от того, как быстро электрические сигналы могут проходить через детали компьютера. Ученый отметил, что это зависит от естественных временных рамок физических процессов. Уже сейчас ограничения, связанные с электричеством и проводниками, пытаются решить при помощи квантовых технологий, которые обещают в сотни раз большую скорость.

3. Задержка сигналов

У компьютера размером с Юпитер могут возникнуть проблемы с передачей сигналов от одного элемента к другому даже со скоростью света. По словам ученого, чем выше скорость обработки информации, тем задержки могут казаться более длительными "с внутренней субъективной точки зрения". Чтобы снизить количество задержек, необходимо максимально уменьшить расстояния между деталями системы или попросту избежать передач на большие расстояния.

4. Энергопитание

Очевидно, что планетарный компьютер потребует огромного количества энергии, а также будет нуждаться в эффективной системе охлаждения. Как отмечает Сэндберг, по мощным тепловым выбросам можно даже пробовать искать в космосе гигантские машины, построенные внеземными цивилизациями.

Как построить мегакомпьютер размером с планету

Автор статьи предложил несколько способов решения упомянутых проблем. Высокой мощности и скорости отдельных процессоров можно добиться, если создать ряд параллельных систем, работающих в унисон над решением одних и тех же задач. В качестве примера приводится человеческий мозг, в котором относительно медленные нейроны, действуя сообща, организуют очень мощную вычислительную систему.

Ограничения при обработке данных и задержке связи, возможно, сможет решить концентрированная и модульная система. Теоретическая форма квантовых вычислений, именуемая "обратными вычислениями" предусматривает процессы, которые можно обратить во времени для значительной экономии энергии. Такой подход не требует стирания битов для создания новых записей.

Исследователь также предложил схему сборки "Мозга Юпитера" под названием "Зевс". В ее основе лежит сфера диаметром около 18 тыс. км и весом в 1,8 раза больше Земли, созданная из наноалмазов — так называемых алмазоидов.

Сферу можно окружить экраном, который будет защищать систему от космического излучения и выбрасывать тепло через радиаторы. Питание обеспечат термоядерные реакторы, расположенные снаружи защитной конструкции. Материалом для постройки суперкомпьютера может служить углерод, собранный из ядер газовых гигантов или звезд — физики уже разработали несколько гипотетических процессов, которые помогут в этом нелегком деле.

Из алмазоидов предлагается создать сеть узлов вокруг центрального энергетического ядра, а ядро — из схем на основе квантовых точек и молекулярных систем хранения. Прототипом сети узлов, обеспечивающей распределения информации, может стать структура коры головного мозга "с внутренними связями", которую автор статьи считает наиболее "эффективной по объему" и лучшей для охлаждения. Каждый узел будет функционировать как элемент обработки, либо накопитель данных, работающие независимо друг от друга. Внутренние сигналы предлагается передавать при помощи оптоволокна или направлять их прямо через вакуум.

Черные дыры, в теории, можно будет использовать в качестве обрабатывающих элементов, если они не уничтожают информацию, что в настоящее время оспаривается. По мнению Сэндберга, если информация будет высвобождена из черных дыр посредством излучения Хокинга, они могут быть задействованы в качестве информационных процессоров. Сеть червоточин, теоретических туннелей, соединяющие отдаленные части пространственно-временного континуума, — еще одна гипотетическая структура, которая может стать чрезвычайно полезной для обработки информации и связи.

Шведский философ и компьютерный нейробиолог Ник Бостром в своей статье "Живем ли мы в компьютерном моделировании?" указал, что вся мозговая активность всех когда-либо живших людей будет составлять от 10³³ до 10³⁶ операций. Для сравнения — компьютер размером с планету мог бы выполнять 10⁴² степени операций в секунду.

Ранее сообщали, что инженеры создают сверхпроизводительный компьютер размером с пылинку. Устройство будет иметь структуру человеческого мозга, которая позволит отказаться от проводов и батарей.