|  | 23 октября 2013 | Информационные технологии

Компания IBM представляет концепт компьютера, который будет приводиться в действие "электронной кровью" подобно головному мозгу.

Трехмерный чип IBM


Группа специалистов из лаборатории компании IBM в Цюрихе, возглавляемая доктором Патриком Рушем (Dr. Patrick Ruch) и доктором Бруно Мичелом (Dr. Bruno Michel), на прошедшей неделе представила опытный образец вычислительной системы, компьютера, который имеет сложную трехмерную структуру и который приводится в действие субстанцией, которую исследователи называют "электронной кровью", окислительно-восстановительного электролита, который несет энергию для работы компьютера и одновременно отводит выделяющееся тепло. Разрабатывая такой необычный компьютер, специалисты компании IBM стремились максимально точно подражать принципам строения головного мозга, который охлаждается и черпает энергию для своей работы из потока жидкости. Благодаря этому, в достаточно небольшом объеме, занимаемом мозгом человека, сосредоточена огромная вычислительная мощность, а для работы мозга в целом требуется всего около 20 Ватт мощности в сутки.

Суперкомпьютер


Разработка столь необычной вычислительной системы делает исследователей на один шаг ближе к их конечной цели. А этой целью является разработка компьютера петафлопс-уровня, который будет иметь размер, сопоставимый с размером обычного настольного компьютера, а не занимать площадь, равную площади футбольного поля. Для реализации этой цели, которая, согласно прогнозам, может осуществиться к 2060му году, потребуется изменение основополагающих принципов и парадигм в современной электронике. "Электроника должна по своему строению и по принципам функционирования вплотную приблизиться к головному мозгу" - рассказывает доктор Бруно Мичел, - "Ведь головной мозг человека в настоящее время в 10 тысяч раз более эффективен, чем самый эффективный компьютер, и имеет минимальное отношение вычислительной мощности к занимаемому объему".

Доктор Патрик Руш


Столь высокая эффективность человеческого мозга объясняется не только принципами его строения и функционирования, достаточно большую роль в этом играет чрезвычайно развитая сеть капилляров и кровеносных сосудов, посредством которой осуществляется снабжение мозга энергией, питательными веществами и отвод избыточного тепла. Именно поэтому исследователи компании IBM сконцентрировали свои усилия не на простом увеличении производительности вычислительных систем, а на увеличении эффективности использования энергии, что станет основополагающим принципом при создании компьютерных чипов следующих поколений.

Опытный образец вычислительной системы, созданной специалистами IBM, имеет трехмерную "бионическую" вычислительную архитектуру, в которой процессорные чипы складываются в объемные структуры, чередуясь с устройствами памяти. А всю эту структуру в целом пронизывает сеть капилляров, по которым течет охлаждающая жидкость, которая наполняется энергией в специальных "зарядных" устройствах и отдает эту энергию прямо внутри чипов процессоров. Подобная система Aquasar уже была опробована на практике, благодаря чему германский суперкомпьютер SuperMUC только за счет высокоэффективного охлаждения потребляет на 40 процентов меньше энергии, чем обычные суперкомпьютеры с таким же уровнем вычислительной мощности.

Доктор Бруно Мичел


Теперь специалистам компании IBM осталось сделать еще один шаг к тому, чтобы приблизить компьютер к мозгу, реализовать более высокоэффективную технологию снабжения энергией с помощью все той же охлаждающей жидкости. Что эта технология будет представлять собой в конечном счете, еще пока не ясно, но ученые рассматривают несколько альтернативных вариантов. Одним из вариантов является использование растворенного в воде сахара, как это происходит в головном мозге, другим вариантом является использование реакции водорода и кислорода, но в любом случае, ученым еще предстоит найти подходящий состав жидкости "электронной крови", которая сможет вобрать во время зарядки и переносить в себе достаточно большое количество энергии и успешно справляться с задачей отвода тепла.




Ключевые слова:
IBM, Компьютер, Вычислительная, Система, Жидкость, Охлаждение, Чип, Снабжение, Энергия, Структура, Мозг, Эффективность

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые создали первый работоспособный образец мем-компьютера
  • Стэнфордские ученые создали нейрокомпьютер, работа которого подражает работ ...
  • Стэнфордские ученые создают самую большую нейронную сеть на основе графичес ...
  • В 2019 году компания IBM планирует создать полную симуляцию головного мозга ...
  • SyNAPSE – будущий прототип думающего и обучающегося компьютера.




  • 23 октября 2013 12:23
    #1 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    Интересный подход, но все равно как то слабо представляю себе реализацию подобного снабжения энергией.


    --------------------
        
    23 октября 2013 13:15
    #2 Написал: MaxIvanov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 393
    Пойдет если с целью изучения мозга, а как для пользы компьютеров вряд ли,..простой калькулятор ничего общего с мозгом не имеющий, превосходит его в миллиарды раз по скорости вычисления.
        
    23 октября 2013 17:04
    #3 Написал: CoJIb

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1155
    Ну калькулятор тоже не сразу появился, так что ииследование альтернатив, в будущем может стать заменой, или при объединении со старыми технологиями дать что то новое.
        
    23 октября 2013 21:08
    #4 Написал: welln

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Мозг намного эффективнее компьютера. Просто эта эффективность от нас скрыта. Мы оцениваем его по нашему осознанному поведению (это 4-5 %) , когда 90% ресурса тратятся на бессознательные процессы. Это огромная мощность за единицу времени. Если канал для сознательного достаточно узкий, для бессознательного он просто огромен. Так что эффективность скрыта именно, в том, как работает мозг, и специалисты IBM это понимают.
        
    23 октября 2013 21:26
    #5 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    для работы мозга в целом требуется всего около 20 Ватт мощности в сутки.


    Это что за еденицы измерения такие? Сильно искажённый киловат-час?
    Тут вот некоторые прикидки - поправьте, если что не так.

    1 Ватт = 1 джоуль х 1 секунду.
    1 калория = 4,18 джоуля.
    1 килокалория = 1000 калорий.

    Для нормального функционирования взрослому мужчине нужно около 3000 килокалорий в сутки, из которых 20 % потребляет мозг.

    В сутках — 24 часа, т.е. 24x60x60 = 86 400 секунд. Потребляемая энергия 600 (ккал) = 4,18x600 000 = 2 508 000 (Дж). Мощность деятельности головного мозга: 2 508 000/86 400 = 29 (Вт ).
    Таким образом, каждую секунду мозг потребляет около 30 Дж.


    В секунду, а не в сутки!


    --------------------
        
    23 октября 2013 21:35
    #6 Написал: CoJIb

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1155
    У некоторых и за неделю не наберется am
        
    23 октября 2013 21:41
    #7 Написал: welln

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    HeavyGait,
    Ну объем информации за секунду который обрабатывается бессознательно где-то 4-е гигабайта, сознательно несколько сотен килобайт :(
    Ну и вообще работа мозга не электрическая, а электро-химически-"механическая". Большую часть энергии потребляет не передача импульсов, а катализация химических реакций (чтобы импульс прошел от нейрона к нейрону должно выделиться химическое вещество - медиатор), и пластическая (механическая) когда постоянная память это связь на физическом уровне, фактически отрастает новый отросток к соседнему нейрону. Большая часть из указанного объема тратиться именно на формирование этих связей. Пластику.
    Компьютерный вариант лишен, как необходимости катализировать реакцию, так и отрастать куда-либо. Так что энергоэфективность будет выше в разы.

    А вообще это верный путь в могилу. Люди забывают, что в природе есть пищевая цепочка. И определяет лидирующее положение в ней именно интеллект. Создав AI с возможностями большими чем человеческий мы создадим нечто, что окажется в пищевой цепочке впереди нас. Дальше будут действовать законы эволюции и природы.
        
    23 октября 2013 22:06
    #8 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: welln
    Большую часть энергии потребляет не передача импульсов, а катализация химических реакций


    Это Вы хотите сказать, что на саму умственную деятельность тратится в 86 тысяч раз меньше энергии и эти учёные это как-то вычислили?

    Цитата: welln
    Так что энергоэфективность будет выше в разы.


    Ну не в десятки же тысяч раз!

    Цитата: CoJIb
    У некоторых и за неделю не наберется


    Да, Я тоже за всех не ручаюсь.


    --------------------
        
    24 октября 2013 10:58
    #9 Написал: MaxIvanov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 393
    welln,
    Мозг эффективнее компьютера только в оперировании образами.
        
    24 октября 2013 12:55
    #10 Написал: welln

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: HeavyGait
    Это Вы хотите сказать, что на саму умственную деятельность тратится в 86 тысяч раз меньше энергии и эти учёные это как-то вычислили?


    Нет это я хочу сказать, что присутствует подмена понятий. Что такое энергия затрачиваемая на мыслительный процесс? С точки зрения компьютера - это электро энергия требующаяся для работы микросхем. С точки зрения человеческого организма, это химические вещества катализаторы реакций, это питательные вещества, которые необходимы для жизнедеятельности клеток, и собственно электрический ток который бежит по проводам (отросткам от нейронов). Если сравнивать сам процесс то процесс мышления у человека сродни квантовому, может быть так, может быть так или так. Связи между нейронами вообще возникают хаотично. Да сама память в виде прорастания нервных окончаний от одной клетки к другой. Как можно сравнивать такие вещи?

    MaxIvanov,
    Цитата: MaxIvanov
    welln,
    Мозг эффективнее компьютера только в оперировании образами.

    Неа:) Эффективность мозга проявляется не только в оперировании образами, она заключается в безсознательных реакциях, прогнозировании построенном на случайных условиях, да он просто управляет огромным организмом в течении века, не допуская никаких сбоев. Сопоставьте размеры, срок службы реально существующей техники, работу программного обеспечения и тд. Эффективней человеческого мозга вычислительной техники нет вообще.
    По отдельным моментам согласен компьютер превосходит мозг. Но это только по отдельным.
        
    24 октября 2013 16:50
    #11 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 506
    Цитата: MaxIvanov
    Мозг эффективнее компьютера только в оперировании образами.

    Не только. Некоторые вычисления связанные с моделированием, предсказанием ситуаций и вычислением вероятностей так же реализованы намного лучше, чем в любом компьютере.
        
    24 октября 2013 19:33
    #12 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: welln
    Как можно сравнивать такие вещи?


    Не знаю, но в статье как-то сравнили. Может быть через джоули? Для синтеза химических веществ в нашем организме тоже тратятся джоули/калории. Я потому и спрашиваю.
    Ну и потом, компьютер тоже тратит энергию не только на обработку данных - КПД не 100 %.
    И, всётаки, хотелось бы понять, что такое "потребляет 20 ватт мощности в сутки". 20 ватт - это 20 джоулей в секунду. Если 20 джоулей в сутки - то это не 20 ватт.


    --------------------
        
    25 октября 2013 00:34
    #13 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    HeavyGait, возможно 20 ватт - это средняя мощность в течении суток, т.к. режим работы мозга немного меняется. А так выразились не правильно, нечего тут гадать.
    Тут начинаешь понимать, зачем всех учат в школе и физике и химии, правда не всем помогает.
        
    25 октября 2013 16:24
    #14 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: volod
    возможно 20 ватт - это средняя мощность в течении суток. А так выразились не правильно

    Спасибо, а то у меня уже нервное истощение начинается из-за таких формулировок wink .


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.