A világ legnagyobb számítógépes rendszerét építi az IBM

A méreteiben csak a CERN nagy hadronütköztetőjéhez, az LHC-hez hasonlítható, a déli féltekén megépülő hatalmas rendszer létrehozásában 20 ország 67 szervezete vesz részt, a másfél-kétmilliárd euróra becsült beruházás munkálatai várhatóan 2016-ban kezdődnek meg, és közel tíz évig tartanak majd. Ezalatt az afrikai sivatagoktól Ausztrália és Új-Zéland kietlen területeiig sok ezer tányérantennát állítanak fel, melyek egyetlen közös célt szolgálnak: az eddigiekhez képest mérhetetlenül több rádiójelet felfogni a világűrből, majd ezeket az információkat kielemezve minél többet megtudni az univerzum történetéről és működéséről.

A rendszer mérete mutatja, hogy elképesztő mértékű adatfelhalmozásról és elemzésről van szó, így a hatékony munkához különleges technológiákra van szükség: a becslések szerint a SKA 2024-ben naponta egy exabájtnyi feldolgozatlan adatot gyűjt majd össze – ez durván duplája annak, amennyi információt a web jelenleg naponta generál. A feldolgozást a tervek szerint 20 ezer, a világ különböző helyein elhelyezett számítógépes rendszer végzi majd.

Az IBM és az Astron együttműködésének keretében, egy DOME nevű projektben öt év alatt 33 millió eurós költséggel alakítanak ki olyan architektúrát, amely különlegesen gyorsan, de minimális energiaigénnyel képes a nyers adatok feldolgozására. Ahogy az IBM zürichi kutatóközpontjának egyik vezetője elmondta, tisztában vannak azzal, hogy a projekt hossza megnehezíti a helyzetüket, mivel a hihetetlenül gyorsan fejlődő informatikai iparban folyamatosan olyan új megoldások jelennek meg, melyekre a munka elindításakor még nem számíthatnak, épp ezért igyekeznek rugalmasak lenni.

Energiafogyasztás, sebesség

Számtalan kihívással néznek szembe: az ilyen feladat megoldásához szükséges technológiák vagy roppant energiaigényesek, vagy túl drágák, vagy túlságosan kis kapacitásúak és kevéssé skálázhatóak. A most rendelkezésre álló adatközponti technológiák nem igazán megfelelőek, mivel ezek esetében az erőforrások 98 százalékát az adatátvitel kiszolgálása köti le, és csak 2 százaléknyi marad a szükséges számítások elvégzésére.

A kutatók abban bíznak, hogy az olyan új megoldások, mint a háromdimenziós integrált áramkörök alkalmazása segít a nagyobb teljesítménysűrűségű, de kis energiaigényű alapok megteremtésében. A 3D-chipekben több, akár több tíz rétegnyi áramkört építenek egymásra, amivel a chipek közti összeköttetések jelentősen lerövidíthetők. Ha a memóriát így közvetlenül a processzorra építik rá, a memóriabusz jóval rövidebb lehet, mint egy alaplapon, és akár a gyorsítótár egyik szintjét is meg lehet spórolni.

A tárolás a második nagy kihívás, mivel az SKA esetében évente 300-1500 petabájtnyi adatról lesz szó. A mai DRAM megfelelne a sebességgel szemben támasztott követelményeknek, ám ez a technológia nagyon drága, emellett nagyon sok energiát követel. A flash memória eleget tenne az elvárt költségigényeknek, ám sem sebességben, sem tartósságban nem hozza a szükséges tulajdonságokat.

A mostani állás szerint a rövid távú tárolás esetén a legnagyobb esélyes az IBM által kifejlesztett phase-change memory megoldás (PCM), mely az előbb említett technológiák előnyeit egyesíti. Ám ára és energiaigénye miatt a PCM sem alkalmas a hosszú távú adattárolásra, ezért nagy esély van arra, hogy elővegyenek egy mára már leírt megoldást, a mágnesszalagot. A szalag nagyon olcsó, viszont szükségesek még fejlesztések ahhoz, hogy a legújabb követelményeknek megfelelően modernizálják a használatát.

A harmadik nagy kihívás az lesz, hogy milyen technológia kapcsolja majd össze az adatgyűjtő, a számításokat végző, illetve a tároló rendszereket, melyek fizikailag távol lesznek egymástól, illetve nagy területeken helyezkednek el. Itt is egy új megoldásban bíznak, az úgynevezett nanofotonikában, ahol a fényt használják jelátvitelre szilíciumalapú optikai kábelekben – a kutatás egyik célja lesz, hogy a közvetett, átalakítással járó elektronikus módszerek helyett inkább egy közvetlen jelátvitelt használjanak, ami rádiójeleket jelentene, hogy gyorsabb és kevésbé energiaigényes módszert alkalmazhassanak.

A DOME projekt költségeinek nagy részét a Drenthe tartományban létrehozott fejlesztési központot népszerűsíteni kívánó holland kormány biztosítja, az Astron és az IBM a kutatólabort Dwingeloo városában állítja fel, ahol a 30-50 kutatói állás mellett 200-300 kiegészítő munkahelyet is teremt a projekt.