Учені придумали та розповіли, як створити комп'ютер розміром із Юпітер (відео)

Юпітер, комп'ютер, космос
Фото: Steve Bowers/Orion's Arm

Машина розміром із планету була б "розумнішою" за всіх людей, які коли небудь жили на Землі, та використовувала б чорні діри в обчислювальних процесах.

Шведський вчений Андерс Сендберг передбачив, що знадобиться для створення надкомп'ютера розміром із планету Юпітер і як його можна побудувати.

Його дослідження наводить портал Interesting Engineering.

За останні 20 років обчислювальна потужність комп'ютерів значно зросла, наприклад, сучасні смартфони в мільйони разів могутніші за устаткування, яке NASA використовувало для відправки астронавтів на Місяць у 1969 році. Очевидно, це далеко не межа обчислювальних технологій, і в майбутньому машини стануть ще "розумнішими" та продуктивнішими.

Які проблеми можуть виникнути у тих, хто має намір створити комп'ютер "Мозок Юпітера"

Комп'ютерний нейробіолог Андерс Сендберг у 1999 році представив статтю під назвою "Фізика супероб'єктів обробки інформації: повсякденне життя "Мозку Юпітера", яка присвячена умовам створення гігантського комп'ютера розміром із згадану планету. Він зазначив, що кожна цивілізація обмежена фізикою обробки інформації, і виділив чотири чинники, які заважають створити машину планетарного масштабу.

1. Щільність пам'яті й обробки сигналів

Усі елементи комп'ютера, включаючи блоки пам'яті, процесори та мікросхеми, мають граничні розміри, обмежені фізичними законами. Іншими словами, не можна створювати деталі більше або менше певної межі, інакше вони просто не будуть надійно працювати через недостатню щільності. Втім, із деталями справи набагато простіше, ніж з іншими важливими складовими.

2. Швидкість обробки

Швидкість обчислень і пошуку даних безпосередньо залежить від того, як швидко електричні сигнали можуть проходити через деталі комп'ютера. Вчений зазначив, що це залежить від природних тимчасових рамок фізичних процесів. Уже зараз обмеження, пов'язані з електрикою та провідниками, намагаються вирішити за допомогою квантових технологій, які обіцяють у сотні разів більшу швидкість.

3. Затримка сигналів

У комп'ютера розміром із Юпітер можуть виникнути проблеми з передачею сигналів від одного елемента до іншого навіть зі швидкістю світла. За словами вченого, чим вища швидкість обробки інформації, тим затримки можуть здаватися тривалишіми "з внутрішньої суб'єктивної точки зору". Щоб знизити кількість затримок, необхідно максимально зменшити відстані між деталями системи або просто уникнути передач на великі відстані.

4. Енергоживлення

Очевидно, що планетарний комп'ютер потребуватиме величезної кількості енергії, а також ефективної системи охолодження. Як зазначає Сендберг, за потужними тепловими викидами можна навіть пробувати шукати в космосі гігантські машини, побудовані позаземними цивілізаціями.

Як побудувати мегакомп'ютер розміром із планету

Автор цих рядків запропонував кілька способів вирішення згаданих проблем. Високої потужності та швидкості окремих процесорів можна домогтися, якщо створити низку паралельних систем, що працюють в унісон над вирішенням одних і тих же завдань. Як приклад наводиться людський мозок, у якому відносно повільні нейрони, діючи спільно, організовують дуже потужну обчислювальну систему.

Обмеження при обробці даних і затримки зв'язку, можливо, зможе вирішити концентрована та модульна система. Теоретична форма квантових обчислень, іменована "зворотними обчисленнями", передбачає процеси, які можна повернути в часі для значної економії енергії. Такий підхід не вимагає стирання бітів для створення нових записів.

Дослідник також запропонував схему збору "Мозку Юпітера" під назвою "Зевс". У її основі лежить сфера діаметром близько 18 тис. км і вагою в 1,8 раза більшою за Землю, створена з наноалмазів — так званих алмазоїдів.

Сонячна система, Земля, Юпітер, планети
Планети Сонячної системи в порівнянні з Сонцем (Юпітер — найбільший)

Сферу можна оточити екраном, який буде захищати систему від космічного випромінювання та викидати тепло через радіатори. Харчування забезпечать термоядерні реактори, розташовані зовні захисної конструкції. Матеріалом для побудови суперкомп'ютера може служити вуглець, зібраний із ядер газових гігантів або зірок — фізики вже розробили кілька гіпотетичних процесів, які допоможуть у цій нелегкій справі.

З алмазоїдів пропонується створити мережу вузлів навколо центрального енергетичного ядра, а ядро — зі схем на основі квантових точок і молекулярних систем зберігання. Прототипом мережі вузлів, що забезпечує розподіл інформації, може стати структура кори головного мозку "з внутрішніми зв'язками", яку автор статті вважає "найефективнішою за обсягом" і найкращою для охолодження. Кожен вузол функціонуватиме як елемент обробки або накопичувач даних, що працюють незалежно один від одного. Внутрішні сигнали пропонується передавати за допомогою оптоволокна або направляти їх прямо через вакуум.

Чорні діри, в теорії, можна буде використовувати в якості обробних елементів, якщо вони не знищують інформацію, що наразі оскаржується. На думку Сендберга, якщо інформація буде вивільнена з чорних дір за допомогою випромінювання Гокінга, вони можуть бути задіяні в якості інформаційних процесорів. Мережа червоточини, теоретичних тунелів, що з'єднують віддалені частини просторово-часового континууму, — ще одна гіпотетична структура, яка може стати надзвичайно корисною для обробки інформації та зв'язку.

Шведський філософ і комп'ютерний нейробіолог Нік Бострем у своїй статті "Чи живемо ми в комп'ютерному моделюванні?" вказав, що вся мозкова активність усіх людей, які коли-небудь жили, становитиме від 10³³ до 10³⁶ операцій. Для порівняння — комп'ютер розміром із планету міг би виконувати 10⁴² ступені операцій за секунду.

Раніше повідомляли, що інженери створюють надпродуктивний комп'ютер розміром із порошинку. Пристрій матиме структуру людського мозку, яка дозволить відмовитися від дротів і батарей.