Любопытные выводы были сделаны группой специалистов, которые по заданию агентства DARPA исследовали возможность создания в ближайшем будущем (конкретнее – к 2015 году) суперкомпьютеров с производительностью порядка эксафлопс, или 1018 математических операций в секунду. Предполагается, что машины с подобной производительностью откроют для человечества новые горизонты в моделировании сложных систем – глобального климата, влияния лекарств на организм, столкновения галактик и многих других. Предыдущий вычислительный рекорд в петафлопс был поставлен в 2008 году, а современный лидер топ-100 суперкомпьютеров выдает порядка 2,57 петафлопс. При этом последние лет тридцать наблюдается закономерность: вычислительная мощность самых совершенных машин увеличивается на три порядка приблизительно раз в десятилетие. Сохранится ли такая закономерность и в ближайшем будущем?

Ответ исследовательской группы сокрушителен в своей неожиданности: компьютеров с производительностью в эксафлопс не предвидится не только к 2015 году, но и вообще в обозримом будущем (полный текст отчета для DARPA, краткая обзорная статья на IEEE Spectrum). Как с печальной иронией замечает руководитель специалистов, «вечеринка не просто подошла к концу, но уже прибыла полиция и выключила музыку». Основная проблема здесь – потребляемая вычислительной техникой мощность.

Blue Waters (фото NCSA)

Типичный современный суперкомпьютер забирает из электросети мощность порядка 4..6 мегаватт. Перспективный суперкомпьютер Blue Waters, разработку которого ведут IBM и Университет Иллинойса, будет потреблять уже около 15 мегаватт – и это без учёта системы охлаждения. А ведь Blue Waters рассчитан лишь на 10 петафлопс – на два порядка меньше, чем цель DARPA. Если попытаться достигнуть заветного эксафлопса, просто увеличив Blue Waters в 100 раз, то окажется, что он потребует полтора гигаватта электроэнергии, то есть 0.1 процента от всей электросети США. Такому компьютеру потребуется целая атомная электростанция, которая обеспечивала бы энергией только его одного.

Разумеется, это несколько нечестная экстраполяция, поскольку микрочипы каждого последующего поколения потребляют всё меньше энергии в расчёте на одну математическую операцию, чем микрочипы предыдущего поколения. Однако скорость, с которой убывает потребление энергии за счёт уменьшения технологического процесса, оказывается гораздо медленнее, чем скорость, с которой растёт потребление энергии с увеличением общего числа микрочипов и обмена данными между ними.

Рэй Курцвейль (кадр из фильма Transcedent Man)
Вообще говоря, заявление о ближайшей недостижимости эксафлопса имеет далеко идущие последствия для всех персонажей, которые спекулируют на технологическом прогрессе (как правило, эти персонажи любят, когда их называют футурологами). Вспомните, как истеричные возгласы, раздававшиеся в середине прошлого века по поводу грядущего на стыке тысячелетий краха цивилизации из-за перенаселения, сменились умеренным оптимизмом, когда выяснилось, что рост численности человечества замедляется. Точно так же и сейчас граждан, уверовавших, что закон Мура по своей фундаментальности ничуть не уступает закону всемирного тяготения, ждёт, видимо, серьёзное разочарование. Технологическая сингулярность, пророком которой является Рэймонд Курцвейль, если не откладывается совсем, то отодвигается в куда более далёкое и туманное будущее.

Однако значит ли это, что мы вообще никогда не достигнем вычислительной мощности в эксафлопс и более? Конечно же, нет. Проблемы, озвученные в докладе, касаются лишь экстенсивного развития микроэлектроники, когда эволюция микропроцессорной техники идёт в рамках имеющегося технологического процесса по пути «быстрее, выше, сильнее». Но ничто не противоречит появлению компьютеров, основанных на других технологических принципах, – например, на мемристорах. Более того, возможно, эксафлопс-компьютеры будущего окажутся вообще непохожи на сотни метров шкафов с дорогущей электроникой – скорее, на миллионы и миллиарды относительно простеньких устройств, распределённых по карманам и сумкам граждан всей планеты, связанных высокоскоростными сетями передачи данных. И вот тогда мы сможем мечтать об эксафлопсе. Да и зеттафлопс, вполне возможно, замаячит на горизонте.