Et pionerprosjekt ledet av IBMs forskere går ut på å prøve å krympe verdens kraftigste superprosessor til størrelsen av en sukkerbit.
Det dreier seg om å plassere mange dataprosessorer oppå hverandre, nedkjølt med et lag vann mellom hver prosessor. Men formålet er ikke bare å krympe datamaskinen, men også å redusere dens energiforbruk.
Rundt 2 prosent av verdens energi brukes av å produsere og operere datautstyr.
Dr. Bruno Michel fra IBMs Zurich-avdeling sier fremtidens investeringer innen dataforskning vil brukes mot grønn energi fremfor hastighet.
Dr. Michel og laget hans har allerede laget en prototype for å demonstrere vannkjølingsprinsippet. Aquasar, som superdatamaskinen heter, tar mer hylleplass enn et kjøleskap. Den er likevel nesten 50 prosent mer energieffektiv enn den som nå topper lista over verdens mest miljøvennlige superdatamaskiner, skal vi tro IBM.
– I fortiden var datamaskiner styrt av hardware-kostnader. For 50 år siden kunne du holde en transistor og den kostet en dollar eller en franc,” fortalte Dr. Michel BBC News. – Nå når tallene er lagt sammen, blir kostnaden av en transistor en hundredel av den ved å skrive ut en eneste bokstav på en side.
Nå er det med andre ord ikke kostnaden med å bygge neste generasjons superdatamaskiner som er problemet, men kostnaden med å drive dem.
Den klart største synderen hva energikostnader angår er kjøling, fordi dataenergi genererer en god del varme som et biprodukt.
– Tidligere var Topp 500-listen (over verdens raskeste superdatamaskiner) den viktigste; datamaskiner var listet etter ytelse. I fremtiden vil ”Grønn 500”-listen være den viktige listen, hvor datamaskiner er listet etter effektivitet.
Inntil nylig kunne superdatamaskinen på toppen av sistnevnte gjøre omtrent 770 millioner utregninger med én Watts forbruk. Prototypen Aquasar klokket inn på rundt 1,1 milliard utregninger med samme forbruk. Nå er utfordringen å krympe den.
– Vi har bygget dette Aquasar-systemet som er ett rack fullt av prosessorer. Vi planlegger at om 10 til 15 år, kan en slik superdatamaskin krympes ned i en sukkerbit.
Utfordringene blir først og fremst å takle detaljene rundt kjøling, altså å fjerne varme fra de riktige delene på prosessorene. En gitt mengde vann kan holde fire tusen ganger mer varmeavfall enn luft, derfor er vannavkjøling veien å gå fremfor viftekjøling. Aquasar-systemet bruker vannavkjøling, men de fra et grønt standpunkts banebrytende Blade-serverne som benyttes, trenger rundt 1 kg utstyr til å kjøle en standard chip med ett milligram transistorer.
Vannavkjølingen må bli mer effektiv. IBM tenker vannavkjøling basert på en nedskalert, mer effektiv vannsirkulasjon som låner prinsipper fra menneskekroppens forgrenete sirkulasjonssystem. Aquasar bruker dette, men det kan effektiviseres ytterligere.
Før dette vil de imidlertid forsøke å stable prosessorer oppå hverandre i store stabler, med hver prosessor separert med vannavkjølingskanaler ikke stort tykkere enn et hår.
bbc.co.uk
Professor Ralph Eichler, formann ved ETH-universitetet i Zurich og Dr. John Kelly, nestleder hos IBM Research, poserer med Aquasar. Foto: Michael Lowry, IBM Research – Zurich