محققان IBM نمونه اولیه سیستم رایانه‌یی را با الهام از مغز توسعه داده‌اند که از خون الکترونیک تغذیه می‌شود!

 مغز انسان با قدرت محاسباتی فوق‌العاده در یک فضای کوچک، تنها از 20 وات انرژی استفاده می‌کند و محققان بدنبال الگوبرداری از آن برای توسعه سیستم های رایانه‌یی جدید با مصرفپایین انرژی هستند. 


مغز انسان 10 هزار برابر متراکم‌تر و کارآمدتر از رایانه‌های موجود است، چرا که شبکه یی از مویرگ‌ها و رگ‌های خونی برای انتقال گرما و انرژی بطور همزمان مورد استفاده قرار می‌گیرند.


هوشمندترین رایانه IBM در حال حاضر، رایانه واتسون (Watson)‌ است که برخلاف مغز انسان، به 85 هزار وات انرژی نیاز دارد.


بهره‌وری انرژی اصل مهم برای توسعه نسل آینده سیستم‌های رایانه‌یی محسوب می‌شود.


سیستم رایانه‌یی جدید که توسط محققان IBM توسعه یافته است، جریان ردوکس (redox flow) نام دارد که «خون» الکترونیک را در سراسر رایانه پمپاژ کرده و حرارت را از سیستم خارج می‌کند.


مدل پایه این سیستم در آزمایشگاه فناوری زوریخ توسط دکتر «پاتریک روخ» و دکتر «برونو میشل» معرفی شد.


به گفته «میشل»، 99 درصد از ظرفیت رایانه به تأمین انرژی و خنک سازی اختصاص داده شده است و تنها یک درصد برای پردازش اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ اما مغز از 40 درصد ظرفیت خود برای کارآیی عملکردی استفاده کرده و تنها 10 درصد به انرژی و خنک سازی اختصاص دارد.


محققان بدنبال الهام گرفتن از یکی از قوانین طبیعت - مقیاس آلومتریک - هستند که بر اساس آن، نیروی متابولیک حیوان با افزایش اندازه بدن، افزایش پیدا می‌کند؛ بطور مثال یک فیل وزنی معادل یک میلیون موش دارد، اما مصرف انرژی آن 30 برابر کمتر است و می تواند کارهایی را انجام دهد که این تعداد موش قادر به انجام آن نیستند.


مهندسی مایع


راه حل محققان IBM استفاده از خنک کننده مایع یکپارچه است و تراشه ها به لوله های باریک آب میان لایه‌یی مجهز می‌شوند.


در ابررایانه آلمانی SuperMUC بعنوان مدلی از طراحی رایانه‌های آینده، به جای استفاده از هوا از خنک کننده‌های مایع استفاده می‌شود که از آب گرم برای خنک‌سازی مدارها استفاده می‌کند که در نتیجه باعث کاهش 40 درصدی مصرف انرژی می‌شود.


اما محققان IBM در مرحله سوم تکامل رایانه‌ها، از مایع بطور همزمان به عنوان سوخت و خنک‌کننده استفاده کرده‌اند؛ مدل پایه واحد جریان ردوکس (redox flow) ساختاری شبیه یک باتری ساده دارد و عملکرد آن در آزمایشگاه تست شده است.


ابتدا یک مایع - الکترولیت - از طریق الکترودها شارژ می‌شود و سپس بداخل رایانه پمپاژ شده و انرژی در تراشه تخلیه می‌شود.


این «خون الکترونیک» بعنوان منبع تغذیه، کلید دستیابی به محاسبات در مقیاس زتا (یک * 10 به توان 21 ) محسوب می شود که در محاسبات کوانتومی، محاسبات DNA یا محاسبات نورومورفیک کاربرد خواهد داشت.


چشم انداز محققان، توسعه رایانه یک پتافلاپ تا سال 2060 میلادی است که برعکس نمونه های بسیار بزرگ امروزی، براحتی روی میز جای می گیرد.