Naast een gecombineerd koeling/energietoevoersysteem mbv een elektrolyt is de derde dimensie wezenlijk voor de ‘bloedcomputer’ van IBM (foto: IBM)

Het Amerikaanse bedrijf IBM is bezig met de ontwikkeling van een computer die is gebaseerd op de werking van de hersens (zoals wij denken dat die werken) en wordt aangedreven door ‘elektronisch bloed’, zoals het bedrijf het noemt. Een prototype is getest in het  IBM-lab in Zürich. Het idee is dat computers met bewerkingssnelheden in de orde van de petaflops (tien tot de 15de bewerkingen per seconden) met deze techniek op ons bureau zullen komen te staan. Dat duur overigens nog wel tot 2060, is de verwachting van IBM. Die snelheden zijn nu alleen nog maar weggelegd voor supercomputers. De Chinese Tianhe-2, kampioen supercomputer van 2013, heeft een snelheid van 33,9 petaflops. Bij de ‘bloedcomputer’ in de superklasse denkt IBM aan zetaflops (zeta is een 10 met 21 nullen).

“We willen een supercomputer maken ter grootte van een suikerklontje”, zegt IBM-onderzoeker Bruno Michel. Om dat voor elkaar te krijgen moet er wel het een en ander radicaal veranderd worden. De IBM-ers hebben daarbij het menselijk brein ten voorbeeld genomen. “Het menselijk brein is 10 000 maal efficiënter dan een computer. Dat is mogelijk door slechts één, uiterst doelmatig netwerk van capillairen en bloedvaten te gebruiken voor het transport van én energie én warmte.” De hersenachtigste computer bij IBM is nu nog Watson , die er in slaagde de Amerikaanse kenniskwis Jeopardy van twee kampioenen te winnen. De machine had de mens op kennisgebied verslagen. Zoiets. Volgens Michel deugde die kwalificatie niet. De hersens van de menselijke deelnemers gebruikten zo’n 20 Wattuur per uur, de computer 85 000.
Zuinigheid wordt het belangrijke thema voor de computer van de toekomst, denken ze bij IBM, niet rauwe rekenkracht. Michel: “99% van een computer is energievoorziening en koeling. Slechts 1% wordt gebruikt om te rekenen en dan denken wij dat we een goede computer hebben gemaakt. Hersens gebruiken 40% voor het echte werk en slechts 10% voor de energie en koeling.”

Een belangrijk facet van het nieuwe ontwerp is de driedimensionale architectuur voor zowel processor als geheugenruimte. Dat bekort de verbindingen. Hedendaagse chips zijn plat omdat ze hun warmte anders niet kwijt zouden kunnen. Die 3d-chips krijgen dan ingebouwde vloeistofkoeling. Dat idee werkt al bij de Duitse supercomputer SuperMUC in het Leibniz-rekencentrum in München, die gebouwd is door IBM en ook watergekoeld is. Die gebruikt 40% minder energie dan een vergelijkbare niet vloeistofgekoeld rekentuig. In het nieuwe ontwerp moet de vloeistof niet alleen koelen, maar, zoals in de hersens, ook energie leveren. Die vloeistof kan elektrische geladen worden. Die lading wordt afgegeven aan de chip. Dat heet dan een redoxstroom of redoxflow (redox is een afko van reductie/oxidatie, oftewel een overdracht van elektronen). Dat is een bestaande techniek, maar IBM gaat die aanpunten om de supercomputers te kunnen bedienen die zetaflops kunnen halen (een 10 met 21 nullen). Michel: “Zo’n zeta-machine zou nu meer energie kosten dan er op de hele wereld opgewekt wordt.” Terwijl elders op de wereld wordt gegokt op spintronica, kwantumcomputers of optronica, zet IBM zijn geld op ‘bloedcomputers’.

Er zijn ook twijfels over het welslagen. BBC voert Steve Furber, leider van het SpiNNaker-project, op als deskundig criticus. Die vindt de driedimensionalisering een goede ontwikkeling en ook de vloeistof als energiebrenger en koelmiddel, maar daarmee zit je nog lang niet op het energie-efficiënte niveau van de hersens, stelt hij. “Daar zijn meer veranderingen voor nodig, zoals de overstap van digitaal naar analoog rekenen. Het betekent ook dat we op een andere manier moeten gaan rekenen, zoals, bijvoorbeeld, hersens informatie verwerken, voor zover wij het begrijpen.”

Bron: BBC