Британские ученые предложили внедрить капилляры в процессор и запитать его кровью

Учёными доказано, что мозг человека в 10 тысяч раз мощнее и гораздо эффективнее потребляет энергию, чем любой современный компьютер. Основной причиной того является идеально действующая система сосудов и капилляров, одновременно обеспечивающая необходимыми веществами нервные клетки и «отсекающая» излишки тепла организма.
В современных компьютерах проблему отведения тепла решают при помощи кулеров. Как правило, используется следующая схема: на тепловыделяющий компонент устанавливается радиатор. Чаще всего — из алюминия или меди. Эффективность охлаждения зависит от эффективной площади рассеивания тепла радиатора, температуры и скорости проходящего через него воздушного потока.
Главная проблема такого способа охлаждения – необходимость использования большого объема для циркуляции воздушного потока. Поэтому в тех случаях, когда требуется сохранить компактность, используют жидкостное и иное эффективное охлаждение, но суть от этого не изменяется: излишнее тепло «забирается» с плоской поверхности «чипа», что по определению не очень эффективно.


Одно из направлений повышения эффективности работы процессоров заключается в применении 3D-компоновки чипов. Но проблема в том, что в многоярусных конструкциях крайне затруднён отвод тепла. Компания IBM предлагает решить эту задачу с помощью интеграции тончайших каналов с охлаждающей жидкостью между вычислительными блоками.
Но главный интерес предложение IBM вызывает благодаря тому, что та же жидкость будет снабжать чипы энергией. Специалисты IBM объясняют, что используют для этого окислительно-восстановительную реакцию. Жидкие электролиты на основе ванадия получают отрицательный и положительный заряды на электродах — и направляются по тонкой сети капилляров к процессору, где отдают заряд и одновременно охлаждают чипы.
Слово «капилляры» в тексте появилось не случайно. По сути, электролитическая жидкость функционально очень напоминает кровь: она точно так же снабжает органы «питательными веществами» (энергией) и отводит выделяемое тепло.
Основа предлагаемой учеными «крови» — жидкие электролиты на основе ванадия. Специалисты IBM объясняют, что «компьютерная кровь» использует для передачи энергии окислительно-восстановительную реакцию соединений ванадия, точно так же, как «билогическая кровь» использует свойства гемоглобина.


«Ванадиевая кровь» является очень эффективным элементом питания, поскольку имеет практически неограниченную емкость, зависящую только от объема «крови». Плотность энергии ванадиевых батарей, созданных на основе такой «крови, 15-25 Вт*ч/л

По сути, полученная в результате конструкция действительно будет напоминать человеческий мозг.

Однако создать эффективную систему охлаждения и питания — это только пол дела. Гораздо более сложная проблема заключается в невозможности на сегодняшний день обеспечить связность вычислительных узлов друг с другом. В мозге человека миллиарды нейронов, каждый из которых связан с сотнями тысяч других нейронов, находящихся по всему объему мозга (а не только рядом с ним). Поэтому пока сложно представить, как можно организовать такую связность — если один процессор моделирует работу группы нейронов, неясно как обеспечить связь нужного уровня производительности каждого нейрона-процесса из этой моделируемой группы с другими нейронами-процессами в других чипах. Чисто технически эту проблему решить просто: соединить все соседние узлы медным линком. Затем разбить узлы на группы небольшие, в каждой выделить «роутер», и соединить все «роутеры» меж собой оптикой толстой, — все прекрасно будет работать, как уже сейчас работает в суперкомпьютерах. Вопрос только в том, как это все наиболее компактно уложить.

Другая проблема, которая встанет перед разработчиками - пока совершенно непонятно, как обслуживать такие кластеры. Скорее всего компьютеры будут так же болеть, как и люди: будут засорятся сосуды, возникать тромбы, развиваться опухоли сломанных процессоров.

В общем, будущее представляется не очень понятным.
IBM предполагает выпустить настольный компьютер, использующий новые технологии, к 2060 году. Система заменит современный компьютер с производительностью 1 петафлоп операций в секунду.

Доживем?