Reportáž: Exkurzia vo výskumnom centre IBM

Technológie pre budúcnosť

Vo vý­skum­ných la­bo­ra­tó­riách veľ­kých fi­riem vzni­ka­jú tech­no­ló­gie, kto­ré bu­dú v blíz­kej či vzdia­le­nej­šej bu­dúc­nos­ti vý­znam­ným spô­so­bom ov­plyv­ňo­vať náš ži­vot, či už osob­ný, ale­bo pra­cov­ný. Vý­sled­ky vý­sku­mov si fir­my veľ­mi prís­ne strá­žia, pre­to oce­ňu­je­me ocho­tu spo­loč­nos­ti IBM, kto­rá nám umož­ni­la exkur­ziu do jej vý­skum­né­ho cen­tra v Züri­chu. Sa­moz­rej­me, uká­za­li nám iba vý­sled­ky vý­sku­mov, kto­ré už ne­po­dlie­ha­jú uta­je­niu.

Mik­ro­server­y chla­de­né ho­rú­cou vo­dou

Na vý­vo­ji pro­to­ty­pu 64-bi­to­vé­ho mik­ro­server­a par­ti­ci­po­val pop­ri IBM aj ho­lan­dský rá­dioas­tro­no­mic­ký in­šti­tút AS­TRON, kto­rý pot­re­bu­je ana­ly­zo­vať ob­rov­ské množ­stvo úda­jov z rá­dio­te­les­ko­pov v Juž­nej Af­ri­ke (10 až 14 exabaj­tov den­ne). Je to te­da ty­pic­ká vý­zva na spra­co­va­nie veľ­kých dát, kto­rá na­rá­ža na li­mi­ty kla­sic­kých server­ov, hlav­ne čo sa tý­ka ce­ny a spot­re­bo­va­nej ener­gie. Rie­še­ním sú mik­ro­server­y na dos­kách s roz­mer­mi 133 × 55 mm, te­da bež­né­ho mo­bi­lu s uh­lo­prieč­kou 4,7 pal­ca.

Hrúb­ka dos­ky aj s trojvrstvo­vým chla­di­čom je 7,5 mi­li­met­ra. Na dos­ke je dva­nás­ťjad­ro­vý pro­ce­sor PowerPC T4240 a 16 GB RAM a beží tam da­ta­bá­zo­vá plat­for­ma IBM DB2 pod ope­rač­ným sys­té­mom Li­nux Fe­do­ra. V po­rov­na­ní s kla­sic­ký­mi serverm­i sa do­sa­hu­je 10-ná­sob­ná ús­po­ra roz­me­rov. Do 19-pal­co­vé­ho rac­ku 2U sa dá umies­tniť 128 mik­ro­server­ov, čo pred­sta­vu­je vý­poč­to­vú ka­pa­ci­tu 1536 pro­ce­so­ro­vých ja­dier a 6 te­ra­baj­tov RAM. Je to de fac­to vý­kon­né dá­to­vé cen­trum v ška­tu­li.

ibm5.jpg

Pro­to­typ mik­ro­server­a chla­de­né­ho ho­rú­cou vo­dou

Net­ra­dič­né je aj chla­de­nie ho­rú­cou vo­dou. Na pr­vý poh­ľad nez­my­sel, ale v sku­toč­nos­ti ge­niál­na my­šlien­ka. Chla­de­ním sa zni­žu­je tep­lo­ta či­pov z 80 na 55 stup­ňov, tak­že pro­duk­tom je ho­rú­ca vo­da, čo je cen­ná ko­mo­di­ta, kto­rá sa dá vy­užiť nap­rík­lad na vy­ku­ro­va­nie. Pri chla­de­ní stu­de­nou vo­dou sa tá oh­re­je na tep­lo­tu oko­lo 30 stup­ňov, kto­rá je ne­vyu­ži­teľ­ná v praxi, a nás­led­ne sa mu­sí ochla­diť, tak­že tep­lo zos­ta­ne ne­vyu­ži­té. Kon­cept su­per­po­čí­ta­ča chla­de­né­ho vo­dou, pri kto­rom mož­no vy­užiť od­pa­do­vé tep­lo, za­ča­la IBM roz­ví­jať už v ro­ku 2008 a v sú­čas­nos­ti je tak­to chla­de­ný su­per­po­čí­tač Su­per­MUC s vý­ko­nom 6,4 pe­taf­lops, kto­rý bol tri to­ky naj­rý­chlej­ším po­čí­ta­čom v Euró­pe.

ibm6.jpg

Ar­chi­tek­tú­ra neu­ró­no­vé­ho či­pu

Neu­ró­no­vy čip

Ďal­šia za­ují­ma­vá tech­no­ló­gia, kto­rú pre­zen­to­val Bill Risk z ka­li­for­nské­ho vý­skum­né­ho la­bo­ra­tó­ria v Al­ma­de­ne, bo­li neu­ró­no­vé či­py na bá­ze syn­ap­tic­kých neu­ró­no­vých sie­tí, te­da s inou ako von Neu­man­no­vou ar­chi­tek­tú­rou. Na či­pe je mi­lión neu­ró­nov a 256 mi­lió­nov syn­ap­sií. Čip vy­rá­ba spo­loč­nosť Sam­sung s vy­uži­tím 28 nm tech­no­ló­gie, kto­rá umož­ni­la umies­tniť na plo­chu či­pu 5,4 mi­liar­dy tran­zis­to­rov a 4096 neu­ro­sy­nap­tic­kých ja­dier. Pop­ri vy­so­kej in­teg­rá­cii je pri tom­to naj­väč­šom či­pe CMOS, aký bol vô­bec vy­ro­be­ný, naj­zau­jí­ma­vej­ším pa­ra­met­rom ne­patr­ná spot­re­ba 70 mW v reál­nej pre­vádz­ke. Kaž­dé jad­ro mo­du­lu in­teg­ru­je pa­mäť, vý­poč­ty a ko­mu­ni­ká­ciu a pra­cu­je v tak­zva­nom event-dri­ven pa­ra­lel­nom mó­de.

Pre­zen­to­va­ný neu­ró­no­vý eko­sys­tém sig­na­li­zu­je po­sun ku kog­ni­tív­ne­mu kom­pu­tin­gu, sa­moučia­cim sys­té­mom, net­ra­dič­ným pro­ce­so­ro­vým ar­chi­tek­tú­ram, op­ti­ma­li­zo­va­ným na spra­co­va­nie úda­jov zo sen­zo­rov, ana­lý­zu a in­teg­rá­ciu in­for­má­cií v reál­nom ča­se či roz­poz­ná­va­nie ob­jek­tov reál­ne­ho sve­ta.

ibm7.jpg

Na preu­ká­za­nie šká­lo­va­teľ­nos­ti bo­la vy­tvo­re­ná dos­ka so 16 čip­mi,  IBM tiež od­ha­li­la 16-či­po­vý sys­tém so šes­tnás­ti­mi mi­lión­mi prog­ra­mo­va­teľ­ných neu­ró­nov a štyr­mi mi­liar­da­mi prog­ra­mo­va­teľ­ných syn­ap­sií

Pa­mä­te za­lo­že­né na fá­zo­vých zme­nách

Exkur­zia pok­ra­čo­va­la v bu­do­ve la­bo­ra­tó­rií pre na­no­tech­no­ló­gie. Pod­la­ha bu­do­vy je na eli­mi­ná­ciu me­cha­nic­kých ot­ra­sov umies­tne­ná na 60-to­no­vej be­tó­no­vej plat­ni, pod kto­rou je eš­te vzdu­cho­vý van­kúš. Ako je­den z vý­znam­ných vý­skum­ných prog­ra­mov nám pre­zen­to­va­li vý­voj no­vé­ho ty­pu pa­mä­tí, kom­bi­nu­jú­cich tech­no­ló­gie flash a fá­zo­vé zme­ny ma­te­riá­lu (PCM). Do kaž­dej bun­ky mož­no po­mo­cou me­tas­ta­bil­ných sta­vov ulo­žiť až 4 bi­ty. 

ibm3.jpg

Fo­to­vol­tic­ké či­py chla­de­né vo­dou s účin­nos­ťou až 45 per­cent,  umies­tne­né v oh­nis­ku zr­kad­la, pro­du­ku­jú 55 wat­tov na štvor­co­vý cen­ti­me­ter. Jed­na ve­ža do­ká­že pos­kyt­núť až 12 kW.

Ten­to typ pa­mä­tí si do­ká­že ucho­vať ulo­že­né in­for­má­cie prib­liž­ne pol ro­ka a z hľa­dis­ka ar­chi­tek­tú­ry bu­de si­tuo­va­ný me­dzi RAM a flash dis­ky. Rie­ši ob­me­dzenia RAM, kto­ré vy­ža­du­jú na­pá­ja­nie a pri pou­ži­tí 25-na­no­met­ro­vej tech­no­ló­gie sú dra­hé. Flash pa­mä­te ma­jú zas ob­me­dze­ný po­čet cyk­lov zá­pi­su, bež­né kľú­če USB umož­ňu­jú pre bun­ku 3000 cyk­lov čí­ta­nie/zá­pis. Nap­ro­ti to­mu pa­mä­te PCM v sú­čas­nos­ti umož­ňu­jú až 10 mi­lió­nov cyk­lov a sú ove­ľa rých­lej­šie než flash. Ko­mer­čná dos­tup­nosť pa­mä­tí PCM sa pred­pok­la­dá v ro­ku 2016 a bu­de to veľ­ký prí­nos pre in-me­mo­ry com­pu­ting.

ibm9.JPG

Ter­mos­ním­ka de­monštru­je níz­ku tep­lo­tu neu­ró­no­vé­ho či­pu vľa­vo v po­rov­na­ní s kla­sic­ký­mi čip­mi na dos­ke vpra­vo

So­lár­ne mul­ti­fun­kčné sl­neč­ni­ce

Po­dob­ne ako iné veľ­ké fir­my aj IBM sa sna­ží pris­pieť svo­jím po­ten­ciá­lom k rie­še­niu glo­bál­nych prob­lé­mov sú­čas­né­ho sve­ta. Až 20 per­cent sve­to­vej po­pu­lá­cie ne­má prís­tup k elek­tric­kej ener­gii, 783 mi­lió­nov ľu­dí ne­má prís­tup k čis­tej vo­de a 2,5 mi­liar­dy ľu­dí tr­pí ne­dos­tat­kom vo­dy na adek­vát­nu hy­gie­nu. K rie­še­niu tých­to prob­lé­mov mô­žu pris­pieť sl­neč­né ko­lek­to­ry v tva­re otoč­nej ve­že s roz­mer­mi 10 × 10 met­rov, zlo­že­né z 36 elip­tic­kých zr­ka­diel.

Konštruk­cia je veľ­mi jed­no­du­chá, zr­kad­lo je tvo­re­né hli­ní­ko­vou fó­liou nap­nu­tou v rá­me, pri­čom pa­ra­bo­lic­ký tvar sa do­sa­hu­je pod­tla­kom zo stra­ny, kto­rá nie je vy­sta­ve­ná sl­neč­né­mu žia­re­niu. Pred vply­vom po­ča­sia sú zr­kad­lá chrá­ne­né na­fu­ko­va­cím kry­tom z plas­to­vej fó­lie, kto­rá sa pou­ží­va na skle­ní­ky. Zr­kad­lo sús­tre­ďu­je sl­neč­né žia­re­nie na fo­to­vol­tic­ké člán­ky chla­de­né špe­ciál­nou kva­pa­li­no­vou tech­no­ló­giou. Od­pa­do­vé tep­lo mož­no vy­užiť na od­so­ľo­va­nie mor­skej vo­dy, vy­ku­ro­va­nie, prí­pad­ne chla­de­nie.

A vý­ho­dy ta­ké­ho­to rie­še­nia? Ob­rov­ské čier­ne plo­chy sl­neč­ných ko­lek­to­rov ab­sor­bu­jú veľ­ké množ­stvo tep­la a pris­pie­va­jú ku glo­bál­ne­mu otep­ľo­va­niu či zvy­šo­va­niu tep­lo­ty v mes­tách, kde sú umies­tne­né na stre­chách bu­dov. Hli­ní­ko­vá fó­lia tep­lo neab­sor­bu­je.

Rie­še­nie je vhod­né pre obyt­né blo­ky, far­my, po­jaz­dné ne­moc­ni­ce, ho­te­ly, ma­lé a stred­né fir­my, vý­skum­né in­šti­tú­cie či pre tu­ris­tic­ké re­zor­ty na tro­pic­kých os­tro­voch. Má veľ­ký po­ten­ciál nap­rík­lad v In­dii, kde je bez prís­tu­pu k elek­tri­ne štvr­ti­na oby­va­te­ľov a pri­tom je tu priaz­ni­vé sl­neč­né po­ča­sie. Ob­chod­ný mo­del pred­pok­la­dá pos­kyt­nu­tie li­cen­cie lo­kál­ne­mu vý­rob­co­vi.

Zdroj: PCR 11/2014


Ohodnoťte článok:
   
 
 
  Zdieľaj cez Facebook Zdieľaj cez Google+ Zdieľaj cez Twitter Zdieľaj cez LinkedIn Správy z RSS Správy na smartfóne Správy cez newsletter