Юный техник, 2002 № 11 - Журнал «Юный техник»

Так что и в начале следующего, XXII века студенты могут увидеть в ночном небе спутник, который был запущен еще их дедушками и прадедушками.

С.НИКОЛАЕВ

СЛУЖИТЕЛИ КОСМОСВЯЗИ

Специалисты Железногорского НПО прикладной механики сообщили о создании спутников связи нового поколения. Они называются «Экспресс-AM» и будут изготовляться совместно с японской фирмой «НТ-спейс» и французской «Алкатель». Всего в НПО намечено создать пять спутников подобного типа. Для двух из них «начинку» сделают французы, а для оставшихся трех — японцы. Новые аппараты будут выгодно отличаться от своих предшественников. На два года — с 10 до 12 лет — продлен срок их службы. Кроме того, увеличены мощность передающего оборудования и количество каналов связи.

Первый спутник нового поколения планируется вывести на орбиту в конце 2003 года.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Самый большой компьютер…

Погоня за созданием самого большого и самого мощного компьютера, похоже, окончена. Теоретически обоснован предел мощности, который преодолеть не удастся, сообщает журнал New Scientist.

Ныне самый умный компьютер в мире называется «Симулятор Земли». Его создали японские специалисты из г. Иокогама. Состоит этот монстр из 640 соединенных друг с другом мощных суперкомпьютеров и занимает площадь четырех теннисных кортов.

Детище сотрудников японского телекоммуникационного центра Next обладает быстродействием в 35 терафлопов. То есть, говоря иначе, совершает 35 млрд. операций в секунду и со значительным отрывом лидирует в списке 500 самых быстрых компьютеров нашей планеты. За ним следует суперкомпьютер компании IBM, который впятеро слабее.

Само название японского компьютера говорит о его назначении. С его помощью исследователи симулируют, или, говоря по-русски, моделируют, процессы, происходящие на нашей планете. Большей частью здесь экспериментируют с моделями тайфунов и землетрясений.

Тем не менее, многие климатологи все еще не уверены, что и новый суперкомпьютер сможет с большой точностью предсказывать природные катастрофы — такие, например, как недавние наводнения в Европе. Ведь для того чтобы использовать компьютер на полную мощность, ученым необходимо для каждой местности разработать свою климатическую модель, учитывающую все изменения природных феноменов.

Тем не менее, они надеются, что «Симулятор Земли» с такой задачей справится. Ныне основным методом прогнозирования является разбивка поверхности Земли на прямоугольные ячейки с длиной стороны примерно в 100 км, для каждой из которых делают специальный расчет. А новый суперкомпьютер позволит уменьшить размеры этих квадратов в 10 раз, что позволит детальнее изучать и прогнозировать тайфуны и торнадо сравнительно небольших размеров.

Уже первые испытания дали поразительные результаты. На основании имеющихся климатических моделей суперкомпьютер в считанные минуты рассчитал возможное направление, время и место появления тайфуна. Однако он не может справиться пока с отслеживанием перемен погоды по всей планете — для этого не хватает программного обеспечения и мощности самого компьютера.

«Для того чтобы составить подобные программы, потребуются одновременные усилия программистов всей Земли, — считает Луис Кормблю, сотрудник Института метеорологии имени Макса Планка в Гамбурге. — И то, скорее всего, многое придется упрощать, а то и попросту создавать еще более мощный суперкомпьютер»…

Понимая это, корпорация Intel создала недавно опытные образцы микропроцессоров, размер транзисторов в которых составляет всего 90 нанометров (нанометр — одна миллиардная доля метра). Их промышленный выпуск начнется в 2003 году. В технологическом процессе впервые используется так называемый «напряженный» кремний, атомы которого в кристаллической решетке «прорежены», что обеспечивает более свободное протекание тока и позволяет повысить быстродействие транзистора. Кроме того, в конструкции использованы также медные соединения с новым диэлектриком — легированным углеродом оксидом кремния с низкой диэлектрической проницаемостью, благодаря чему повышается скорость распространения сигнала в кристалле и снижается энергопотребление процессора. Применение нанотехнологий, уже отработанных компанией на более простых чипах синхронной памяти SRAM емкостью 52 МБ, позволит производить процессоры с тактовой частотой, превышающей 3 ГГц, и уменьшить их размеры вдвое. В итоге одиночный транзистор в этой микросхеме в 2000 раз меньше толщины человеческого волоса.

Его диаметр не превышает 50 нанометров.

Перейдя на новый технологический процесс, корпорация на время посрамила скептиков, сомневающихся в том, что так называемый закон Мура будет действовать в обозримом будущем. Этот «закон», который Гордон Мур, один из отцов-основателей Intel, сформулировал в 1965 году и считал не более чем «эмпирическим правилом», гласит, что количество транзисторов, которое вмещает интегральная схема, будет возрастать вдвое каждые 18 месяцев. Теоретически это означает существенное, на десятки процентов, увеличение производительности каждого нового поколения чипов.

Если в первом промышленном процессоре Intel 4004 было всего 2300 транзисторов, то в современных Pentium IV их уже более 55 млн., а в новом процессоре их число превысит 100 млн.

Сам Мур, впрочем, полагал, что конец этой закономерности может положить сама природа: едва ли можно создать микрочипы, размеры элементов которых будут менее 0,25 микрона. И хотя он несколько ошибся: 90-нанометровый транзистор — уже третье «размерное» поколение после чипов, созданных по технологии 0,25 микрона еще пять лет назад, — уже действительно виден предел. Еще чуть-чуть — и мы попадаем в диапазон атомных размеров, где все подчиняется необычным квантовым правилам.

А открытие, о котором сообщил журнал «New Scientist», было сделано, можно сказать, на кончике пера, точнее даже — в голове одного из теоретиков. Ход его рассуждений был примерно таким.

Как известно, любая частица — будь то электрон или фотон — способна переносить один бит информации. Так что если научиться манипулировать частицами, которые то и дело пронизывают космическое пространство, можно будет выполнять любые расчеты. Именно этого и хотят добиться ученые, замыслившие построить так называемый квантовый компьютер.

«При этом очевидно, что предельный компьютер — это такой, в котором задействованы все частицы Вселенной, — рассуждал Сет Ллойд, специалист в области квантовых вычислений, работающий в Массачусетском технологическом институте. — Вот я и подумал, что неплохо было узнать его возможности».

Для начала он рассчитал, что количество частиц во Вселенной, а стало быть, и общее количество информации, которое они смогут хранить, составляет 1090 бит. Число логических операций, которые могут быть произведены над этими битами, зависит от имеющейся энергии, необходимой для выполнения операций, скорости света, влияющей на быстроту перемещения информации, и времени работы — то есть от возраста Вселенной.

Проделав необходимые вычисления, ученый получил максимальное количество логических операций, которое могла выполнить Вселенная с момента Большого взрыва, — около 10120. Такая величина куда больше гугола — фантастического числа, придуманного математиками и составляющего «всего» 10100.

Для сравнения: количество бит, которое может быть сохранено всеми компьютерами Земли, ныне составляет около 1021, а число выполненных логических операций едва дотягивает до 1030 — лишь малая толика теоретического максимума.

У идеи Ллойда есть любопытный философский подтекст.

Если Вселенная — огромный компьютер, то все, что внутри ее, включая нас, — часть вычислительного процесса. Или его продукт. А где же программист? Сам ученый не рискует намекать на Господа Бога. По его мнению, случайные колебания на квантовом уровне и есть тот самый набор исходных данных, программирующих Вселенную так, чтобы она создавала сложные структуры, включая живые существа.

Ученый сравнивает этот процесс с известной задачей из теории вероятностей. Представим, что миллион обезьян случайным образом нажимают на клавиши компьютера. «Шансы того, что они напечатают, скажем, первый миллиард цифр последовательности числа «пи», ничтожно малы, — считает Ллойд. — Однако при этом вероятность ввести в компьютер программу, которая сама вычислит нужное значение, значительно выше, поскольку такая программа весьма проста»…

Публикацию подготовил С.НИКОЛАЕВ

Водородная энергетика Исландии