В России создали суперкомпьютер на новых физических принципах

Мало кто знает, но суперкомпьютеры в бывшем Арзамасе-16 пекли если не как пирожки, то, во всяком случае, достаточно массово для такой техники. И затем продавали совершенно как обычные компьютеры. В обычном железном корпусе. Положил в багажник и увёз.

А это точно – суперкомпьютер? Он же должен выглядеть как набор железных шкафов на площади с футбольное поле, к которым привязан чуть ли не целый энергоблок электростанции!

Оказывается, нет. В технопарке «Система-Саров», созданном неподалёку от закрытого и круто засекреченного Российского федерального ядерного центра «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (РФЯЦ-ВНИИЭФ), уже лет семь назад освоили производство компактных суперкомпьютеров терафлопного класса для гражданских потребителей. И таких машин реализованы уже десятки. Что при желании и соответствующей организации даёт возможность слить их в единое «облако», в котором их возможности дополнят друг друга.

Фото: www.globallookpress.com

А облачные технологии позволяют наращивать поле памяти, а также процессорные, вычислительные возможности. Так считает один из крупнейших в России специалистов в области системного анализа, информационных технологий, кибербезопасности, вычислительных и телекоммуникационных систем, заместитель директора Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) по науке, член-корреспондент РАН Игорь Шеремет.

По сути, облако – это сеть суперкомпьютеров, - отметил он. - То есть выстраивается архитектура, обеспечивающая живучесть, производительность. И самое главное – происходит наращивание объёмов памяти по мере наращивания объёмов  данных, которые необходимо хранить».

Член-корреспондент РАН Игорь Шеремет. Фото: www.globallookpress.com

К этому можно добавить, что в самом Саровском центре ещё в 2012 году уже работала супер-ЭВМ мощностью более 1 петафлопс, по поводу которой тогда же научный руководитель ВНИИЭФ академик Радий Илькаев озвучивал планы «к 2018 - 2020 году достичь уровня экзафлопс, то есть скорости 10 в 18 степени операций в секунду».

Таким образом, легендарный ядерный центр в городе Сарове Нижегородской области, где была создана первая российская атомная, затем водородная бомба, где работали легендарные ученые Игорь Курчатов, Юлий Харитон, Михаил Лаврентьев, Георгий Флёров, Игорь Тамм, обозначил себя ещё и в качестве центра развития суперкомпьютерных технологий.

Но это присказка. 

Сказка – не впереди. Сказка – уже здесь 

И вот сегодня появляются сообщения, по которым получается, что ВНИИЭФ не только вполне уверенно шагал по пути, намеченному шесть лет назад, но и сделал широкий шаг вообще в будущее. В новое – НЕ электронное будущее.

Здесь разработан уникальный оптический суперкомпьютер, который не просто имеет большие преимущества перед традиционными супер-ЭВМ, но фактически работает на иных физических принципах. Дающих чрезвычайно широкие возможности как по быстродействию, так и по энергосбережению.

Согласно сообщению РИА Новости из РФЯЦ-ВНИИЭФ, здесь создана – и уже запатентована! - фотонная вычислительная машина. В отличие от обычного компьютера, информация здесь обрабатывается и передаётся не при помощи электронных импульсов, а при помощи импульсов лазерного излучения. То есть – световых.

Фото: www.globallookpress.com

«Физика» процесса примерно такая. В основе машины – фотонный процессор, в котором взаимодействуют, совершая вычислительные операции, не электроны, а кванты света. В процессор они заводятся по волноводам, по волноводам же выходят. На входе же и на выходе работает уже обычная электроника, которая преобразует оптическую информацию в привычную нам электронную. Так что для пользователя практически ничего не меняется. Меняются две вещи. Облегчается «вес» информации. Ведь фотон – частица без массы, а энергия его составляет, в зависимости от длины световой волны, от 1,8 до 3,6 электронвольт (эв), а вот электрон обладает массой, даже измеряемой в килограммах. Пусть этих килограммов всего 9,1·10 в минус 31 степени, но она есть. И в электронвольтах она составляет 0,51 миллионов этих самых единиц. А энергия, как известно, с массой связана напрямую: E = mc². На чьей стороне преимущество облегчённости - пояснять уже не надо. И при этом производительность фотонной машины повышается с понижением длины световой волны.

В общем, чтобы не усложнять, скажем так: быстродействие увеличивается, а энергопотребление уменьшается. Как следует из приводимых агентством слов автора разработки, главного научного сотрудника Института теоретической и математической физики (ИТМФ) ВНИИЭФ Сергея Степаненко, применение фотонных технологий позволяет в десятки или сотни тысяч раз уменьшить количество энергии, необходимой для достижения одинаковой производительности с нынешними ЭВМ. Слова учёного довольно остроумно описывают разницу:

Если для супер-ЭВМ потребуется здание площадью с футбольное поле, то такая же производительность может быть достигнута ФВМ, которая помещается в поллитровой кружке, и отводимое тепло составляет около сотни ватт — меньше, чем у кипятильника».

Во ВНИИЭФ подсчитали, что при скорости в 50 петафлопсов пиковая мощность фотонного процессора составит лишь 100 ватт. 

Фото: www.globallookpress.com

Это – прорыв 

Это действительно прорыв, считают эксперты, связанные с соответствующими исследованиями. Конечно, настоящую революцию в вычислительной технике следует ожидать, когда в жизнь войдут квантовые компьютеры. Тогда да – нынешние компьютеры покажутся телегой рядом с современным автомобилем. Но путь квантовой техники в жизнь не устлан розами. Или, точнее, не их лепестками, зато колючек немало. И до того, как на квантовом компьютере начнут играть хотя бы в «Тетрис», пройдёт не один год. А то и не одно десятилетие. Во всяком случае, десять лет с тех пор, как лично мне в Физическом институте РАН (ФИАН) рассказывали о «вот-вот» и «но мало денег», - как раз десятилетие и прошло. Будем считать его первым.

В то же время уже всем понятно: электроника как таковая своего физического предела достигла. Природного предела. И потому по всему миру параллельно последним, буквально выцарапываемым возможностям электронного взаимодействия идут поиски возможностей, которые даёт свет. Это не революционное изменение, которое обещает квантовая техника, но в то же время достаточно серьёзный переход на новый технологический уровень.

Это как от медного кабеля перейти к оптоволоконному. Вроде и не революция – но возможности открываются широченные.

Вот такой переход на высший технологический уровень в компьютерной технике и совершили русские учёные.