Спецслужбы США разрабатывают сверхпроводящий суперкомпьютер и криогенную память

Спецслужбы США разрабатывают сверхпроводящий суперкомпьютер и криогенную память

Секретный отдел R&D спецслужб правительства США, IARPA, объявили о программе по созданию компьютера на сверхпроводниках. IARPA будет работать с IBM, Raytheron и Northrop Grumman над разработкой этого суперкомпьютера, но точные финансовые детали договора неизвестны. В итоге, целью программы является создание exascale-компьютера - компьютера, с производительностью 1000 петафлопсов (1 экзафлопс), это примерно в 40 раз быстрее, чем существующий самый мощный компьютер. И да, если вам интересно, подобный компьютер почти наверняка будет использоваться агентствами вроде ЦРУ и АНБ, для взлома шифрованных сообщений.

Как вы, наверное, предположили, IARPA (или полное название Intelligence Advanced Research Projects Activity) - развед-версия Департамента Защиты США, DARPA. Беглый взгляд на исследовательские программы IARPA показывает некоторое сходство с DARPA, но с уклоном в социальную инженерию, нейроморфическое (подобное мозгу) исчисление, и анализ больших объемов информации (для поиска иголок в стогах разведданных).  В этом случае, сверхпроводниковый компьютер является частью программы Cryogenic Computing Complexity (C3).

Главная задача С3 - найти путь к экзафлопсовым компьютерам, которые не были бы невероятно требовательны к электричеству и охлаждению. Нынешние мировые суперкомпьютеры потребляют 10 мегаватт энергии, чтобы произвести 20 петафлопсов вычислений. В то время, как базовое оборудование становится все более энергоэффективным (благодаря расширенным узлам вроде Intel 14nm и, одновременно, монстрам от IBM, Power8 CPU), этих собственных достижений недостаточно, чтобы оживить exascale-исчисление. Нам нужно действительно новый подход к вычислительной технике - альтернатива скромной транзисторной логике CMOS, которая не потребляет много энергии, и не сильно греется.

Спецслужбы США разрабатывают сверхпроводящий суперкомпьютер и криогенную память

Сверхпроводниковый чип из MIT, который использует соединение Джозефсона.

Переходим на сверхпроводниковую логику, которая, по сути, является общим термином всех компьютеров, которые пользуются сверхпроводимостью, чтобы снизить сопротивление цепи/транзистора до нуля, и таким образом массово снизить потребление энергии и нагрев. В этом случае, похоже, что IARPA (вместе с IBM, Raytheon и Northrop) будет делать упор на исследовании использования соединения Джозефсона. В основном, когда медный кабель охлажден почти до абсолютного нуля (-237 градуса), например, в сверхпроводниках, электрический ток будет течь по проводу неопределенный срок, без потери энергии. Если вы поместите полупроводник в середину провода, вы можете превратить соединение Джозефсона в переключатель очень низкого питания. Такой подход называется логикой одноквантового потока (SFQ logic), и очень важно, что мы можем использовать его, чтобы запускать цифровые (двоичные) сомпьютеры. Сверхпроводниковое исчисление может относиться, а иногда и относится, к квантовому исчислению. Но не всегда.

Программы IARPA, С3, также называется разработкой криогенной памяти, которая будет действовать в "непосредственной близости" со сверхпроводящими процессорами, но сейчас нет никаких деталей о том, в каком виде будет эта криогенная память.  В другом случае, как ранее обсуждалось, вычислительная мощность бессмысленна без кэшей и оперативной памяти для резервных копий.

Спецслужбы США разрабатывают сверхпроводящий суперкомпьютер и криогенную память

Уже существует несколько сверхпроводниковых квантовых процессоров, вроде 128-кубитного чипа D-Wave, но они не предназначены для приложений суперкомпьютера.

Дальше по плану стоит создание демонстрационной концепции сверхпроводниковой логики и памяти, и если демонстрация пройдет успешно, то перейти ко второй фазе C3, которая покажет новые технологии в виде рабочего, пользовательского суперкомпьютера. Ранние исследования предполагают, что сверхпроводниковая логика может переключать частоту процессора от 770ГГц, и предоставить около 100 петафлопсов производительности, потребляя всего 200 киловатт - в разы эффективней, чем нынешние CMOS-ные суперкомпьютеры.


В то же время, конечно же, IBM и Nvidia намерены создать два 150-петафлопсовых суперкомпьютера для Департамента энергетики США, и это будут самые эффективные суперкомпьютеры в мире, но они все еще потребляют слишком много энергии, которая могла бы питать тысячи домов.

via

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top