Η βιομηχανία ημιαγωγών θα μπορούσε να λύσει δύο από τα μεγαλύτερα προβλήματά της αν υιοθετούσε την αρχιτεκτονική του ανθρώπινου εγκεφάλου, πιστεύει η IBM. Το ερευνητικό τμήμα της εταιρείας στη Ζυρίχη παρουσίασε το πρωτότυπο ενός υπολογιστή που χρησιμοποιεί «ηλεκτρονικό αίμα» τόσο για την ψύξη του όσο και για την τροφοδοσία του με ηλεκτρική ενέργεια.

«Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι 10.000 φορές πιο πυκνός και πιο αποδοτικός από οποιονδήποτε σημερινό υπολογιστή» είπε ο δρ Μπρούνο Μίτσελ της IBM Research σε επίδειξη που παρακολούθησε και το BBC.

«Αυτό είναι εφικτό επειδή ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί ένα εξαιρετικά αποδοτικό δίκτυο από τριχοειδή αιμοφόρα αγγεία, το οποίο μεταφέρει θερμότητα και ταυτόχρονα μεταφέρει ενέργεια» εξήγησε.

Τι συμβαίνει σήμερα

Τα σημερινά κυκλώματα από πυρίτιο πλησιάζουν τα θεωρητικά τους όρια, καθώς σύντομα θα είναι αδύνατο να μικρύνουν περισσότερο χωρίς να καίγονται από υπερθέρμανση.

Η μεγάλη εκπομπή θερμότητας αποτελεί ήδη εμπόδιο σε μια προσέγγιση της IBM για τη δημιουργία «τρισδιάστατων» κυκλωμάτων, στα οποία τα τσιπ στοιβάζονται πάνω σε άλλα και αυξάνουν έτσι την πυκνότητα του συστήματος. Αναγκαστικά, τα περισσότερα σημερινά κυκλώματα είναι «δισδιάστατα», απλωμένα δηλαδή σε μια επίπεδη επιφάνεια ώστε να έρχονται σε επαφή με τον αέρα και να ψύχονται καλύτερα.

Η νέα πατέντα

Η χρήση του «ηλεκτρονικού αίματος», το οποίο ψύχει τον υπολογιστή όπως το αίμα απάγει θερμότητα από τον εγκέφαλο, ενώ ταυτόχρονα προσφέρει ενέργεια όπως το αίμα προσφέρει καύσιμα στους εγκεφαλικούς ιστούς, θα επέτρεπε την αύξηση της πυκνότητας των τσιπ με ταυτόχρονη μείωση της κατανάλωσης.

«Σε έναν υπολογιστή, οι επεξεργαστές καταλαμβάνουν μόλις το ένα εκατομμυριοστό του συνολικού όγκου. Σε έναν εγκέφαλο, το ποσοστό ανεβαίνει στο 40%. Ο εγκέφαλός μας είναι ένα πραγματικά πυκνό αντικείμενο» επισήμανε ο δρ Μίτσελ.

Ο Μίτσελ και οι συνεργάτες του παρουσίασαν ένα απλό σύστημα με τσιπ που φέρουν μικρά κανάλια για το ροή υγρού, με διάμετρο μόλις 100 μικρόμετρα. Το υγρό που ρέει μέσα στα κανάλια απάγει την παραγόμενη ενέργεια, όπως συμβαίνει και σε παλαιότερα υγρόψυκτα συστήματα, ταυτόχρονα όμως λειτουργεί ως παροχή ηλεκτρικού ρεύματος.

Αυτό επιτυγχάνεται συνδέοντας το σύστημα με μια «μπαταρία ροής οξειδοαναγωγής βαναδίου» -ένα είδος μπαταρίας που μεταφέρει χημική ενέργεια αποθηκευμένη σε ιόντα βαναδίου.

Η IBM πιστεύει ότι η νέα αυτή προσέγγιση θα είναι έτοιμη για εμπορική εφαρμογή σε περίπου μια δεκαετία.

Απώτερος στόχος είναι η ανάπτυξη ενός υπερυπολογιστή ισχύος 1 petaflops (15 τετράκις εκατομμύρια πράξεις ανά δευτερόλεπτο) σε μέγεθος επιτραπέζιου υπολογιστή.

Σήμερα ένα τέτοιο σύστημα καταλαμβάνει χώρο όσο μισό γήπεδο ποδοσφαίρου και καταναλώνει δεκάδες χιλιάδες watt ηλεκτρικής ενέργειας.

Όπως επισήμαναν οι ερευνητές, ο υπερυπολογιστής Watson της IBM, ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης που ανακηρύχθηκε πρωταθλητής στο τηλεπαιχνίδι γνώσεων Jeopardy!, καταναλώνει 85.000 watt. Συγκριτικά, ο εγκέφαλος των ανθρώπινων αντιπάλων του τους οποίους νίκησε μετά βίας καταναλώνει μόλις 20 watt.

«Όπως οι υπολογιστές μάς βοηθούν να κατανοήσουμε τον εγκέφαλο, έτσι και η κατανόηση του εγκεφάλου θα μας βοηθήσει να αναπτύξουμε καλύτερους υπολογιστές» σχολίασε ο Ματίας Κάιζερσβερτ, διευθυντής της IBM Research στη Ζυρίχη.