Panagrinėkime hipotetinio planetos dydžio megakompiuterio sukūrimo mokslinę reikšmę.

Kaip įmanoma sukurti Jupiterio smegenis – planetos dydžio kompiuterį?

Tik per pastaruosius kelis dešimtmečius žmonijai prieinama skaičiavimo galia labai padidėjo. Jūsų išmanusis telefonas yra milijonus kartų galingesnis už NASA kompiuterius, naudotus astronautų siuntimui į Mėnulį 1969 m. „Apollo 11“ misijoje.

Kompiuteriai tapo neatsiejama mūsų gyvenimo dalimi ir tapo mūsų ryšių, finansų, švietimo, meno, sveikatos priežiūros, kariuomenės ir pramogų pagrindu. Tiesą sakant, būtų sunku rasti mūsų gyvenimo sritį, kuriai įtakos neturėtų kompiuteriai.

Dabar įsivaizduokite, kad vieną dieną žmonija pagamins visos planetos dydžio kompiuterį. Ir mes kalbame ne apie Žemę, o apie didesnę – megakonstrukciją, kurios dydis yra toks kaip dujų milžino – Jupiterio.

Kokios būtų pasekmės žmonėms, dirbantiems tokio dydžio kompiuteriu su absoliučiai milžiniška, beveik neribota skaičiavimo galia? Kaip pasikeistų mūsų gyvenimas?

Be abejo, tai būtų naujas transformacinis poveikis, lemiantis tiek daug pokyčių – nuo energijos generavimo iki kelionių į kosmosą ir kolonizacijos iki esminių būsimų žmonių gyvenimo trukmės ir galimybių pokyčių.

Tačiau nors tokios spekuliacijos gali lengvai nuvesti mus į išgalvotą sritį, kokie yra žinomi faktai apie tokio įspūdingo kompiuterio sukūrimą? Kaip sunku būtų tai įgyvendinti?

Jupiterio smegenų ribos

Jupiterio smegenų kūrimas priklausytų nuo konkrečių veiksnių, ribojančių kompiuterio galią, kaip aprašė švedų skaičiavimo neurologas ir transhumanistas Andersas Sandbergas savo 1999 m. straipsnyje.

Jo darbas, pavadintas „Informacinio apdorojimo superobjektų fizika: kasdienis gyvenimas tarp Jupiterio smegenų“, buvo sutelktas į tokio milžiniško kompiuterio kūrimo sąlygas. Kaip rašo Andersas savo darbe, „fizikos dėsniai riboja protingų būtybių veiklą, nepaisant jų motyvacijos, kultūros ar technologijų“. Dar konkrečiau, teigia jis, kiekvieną civilizaciją taip pat riboja informacijos apdorojimo fizika.

Konkretūs fiziniai apribojimai norint sukurti megakompiuterį, kuriuos nurodė Sandbergas, yra šie:

1. Apdorojimas ir atminties tankis

Elementai, sudarantys kompiuterį ir jo atminties blokus, visi susiję lustai ir grandinės turi ribotą dydį, kurį riboja fizika. Šis faktas sukuria „viršutinę ribą“ bet kurios kompiuterinės sistemos apdorojimui ir atminties tankiui.

Kitaip tariant, jūs negalite sukurti kompiuterio dalių, kurios yra mažesnės už tam tikrą formą, viršijant tam tikrą dydį, jos nustoja patikimai veikti.

2. Apdorojimo greitis

Informacijos apdorojimo ar atminties atkūrimo greitis yra susijęs su tuo, kaip greitai elektriniai signalai gali keliauti per kompiuterį, kurį lemia „natūralūs fizinių procesų terminai“.

3. Ryšių vėlavimas

Jei sukursime milžinišką planetos dydžio kompiuterį, dėl šviesos greičio gali vėluoti ryšis tarp įvairių išplėstinių jo dalių. Tiesą sakant, kuo greitesnis jo apdorojimo greitis, tuo ilgesni vėlavimai gali atrodyti „vidiniu subjektyviu požiūriu“. Jei norime, kad vėlavimų būtų mažiau, atstumai sistemoje turi būti kuo mažesni, arba nereikia naudoti ryšio dideliais atstumais.

4. Energijos tiekimas

Kaip jūs galite įsivaizduoti, itin didelė skaičiavimo sistema būtų pagrindinė jėga. Tokio masto skaičiavimui reikės milžiniškų energijos kiekių ir šilumos išsklaidymo valdymo.

Sandbergas siūlo keletą būdų, kaip įveikti šiuos iššūkius. Nors atskirų procesorių galia ir greitis gali būti riboti, turime sutelkti dėmesį į tai, kaip sukurti lygiagrečias sistemas, kuriose visi skirtingi elementai veikia vieningai. Jis pateikia žmogaus smegenų pavyzdį, kai „net gana lėti ir neefektyvūs elementai gali sukurti labai galingą skaičiavimo sistemą“.

Apdorojimo veiksnius ir komunikacijos vėlavimą gali tekti spręsti sukuriant labiau koncentruotą ir modulinę skaičiavimo sistemą. Be kitų aplinkybių, Sandbergas taip pat siūlo atidžiau pažvelgti į „grįžtamąjį skaičiavimą“ (teorinė kvantinio skaičiavimo forma, kai skaičiavimo procesas tam tikru mastu yra grįžtamasis laikas), nes gali būti įmanoma pasiekti tokio tipo skaičiavimus nepanaudojant papildomos energijos.

Tai pagrįsta grįžtamąja fizika. To pavyzdys būtų įrašo kopijavimas ir įklijavimas. Tokios mašinos gali būti sukurtos naudojant grįžtamąsias grandines ir logines plokštes, taip pat kvantinį skaičiavimą, be kitų Sanderso pasiūlytų metodų.

Technologijos, kurių mums reikia

Viena iš įdomių dalių bandant sukurti Jupiterio smegenis yra išsiaiškinti technologiją, kurios reikėtų šiai titaniškai užduočiai atlikti. Be potencialios armijos savaime pasigaminančių nanorobotų būrių, kuriuos reikės įdarbinti, kad šis didžiulis kompiuteris būtų sujungtas, savo darbo priede Sandersas pateikia ko prireiktų, norint sukurti Jupiterio smegenis, kurias jis pavadino „Dzeusu“.

Tęsinys kitame puslapyje:

„Dzeusas“ būtų 18 000 kilometrų skersmens sfera, sverianti apie 1,8 karto daugiau nei Žemė. Šis super objektas būtų pagamintas iš nano deimantų, vadinamų diamondoidais. Tai sudarytų mazgų tinklą aplink centrinę energijos šerdį, susidedančią iš kvantinių taškų grandinių ir molekulinių saugojimo sistemų.

Kitas būdas organizuoti mazgus ir platinti informaciją galėtų būti per žievę „su jungtimis per vidų“, kuri, Sanderso nuomone, yra „efektyviausia tūrio atžvilgiu“ ir geriausia aušinimui.

Kiekvienas mazgas būtų apdorojimo elementas, atminties saugojimo sistema arba abu, skirti veikti gana nepriklausomai. Vidiniai mazgų ryšiai būtų optiniai, naudojant šviesolaidį/bangolaidžius arba naudojant „kryptinius signalus, siunčiamus vakuume“.

Aplink sferą būtų koncentrinis skydas, kurio funkcija būtų apsaugoti nuo radiacijos ir per radiatorius išsklaidyti šilumą į kosmosą.

„Dzeusas“ būtų varomas branduolių sintezės reaktoriais, išsklaidytais to skydo išorėje. Tai Jupiterio smegenis išskirtų iš kitų hipotetinių megastruktūrų, tokių kaip Dysono sfera ar Matrioškos smegenys, kurias teoriškai galėtų sukurti II tipo civilizacijos Kardašovo skalėje.

Kur mes gautume medžiagų Jupiterio smegenims pagaminti? Sandersas siūlo surinkti anglį, esančią dujų milžinų šerdyse arba žvaigždės perkėlimą, bet kurį iš kelių hipotetinių procesų, kurie leistų II tipo civilizacijoms pakartotinai panaudoti žvaigždžių medžiagą.

Informacijos egzotika

Jei planetos dydžio kompiuteriai nėra pakankamas iššūkis, Sandersas taip pat siūlo keletą informacijos apdorojimo sprendimų, kuriuos net jis pavadino „egzotika“, nes jie apima kuriamas ar grynai teorines technologijas. Tarp jų yra kvantiniai kompiuteriai, kurie yra ne tik kiekybiškai, bet ir „kokybiškai galingesni už klasikinius kompiuterius“.

Sandersas taip pat mano, kad jie leidžia atlikti grįžtamąjį skaičiavimą ir yra „natūralus pasirinkimas“, kai kalbama apie skaičiavimo sistemas nanoskalėje ar dar mažesnėje femtoskalėje.

Juodosios skylės gali būti naudojamos kaip apdorojimo elementai, jei jos nesunaikina informacijos – šiuo metu tai ginčijama sąvoka. Jei informacija iš juodųjų skylių išsiskiria per Hawkingo spinduliuotę, jos gali būti panaudotos kaip informacijos apdorotojai, spėja mokslininkas.

Kirmgraužų tinklas, teoriniai tuneliai, jungiantys tolimas erdvės dalis ir laiko kontinuumą, yra dar viena dar neįrodyta hipotetinė struktūra, kuri gali būti labai naudinga informacijos apdorojimui ir komunikacijai.

Pasidalinkite su draugais

Šaltiniai:

Interesting Engineering

Aut. teisės: MTPC

Komentarai ()