Уникальный оптический суперкомпьютер, который имеет огромные
преимущества перед традиционными ЭВМ, разработан в Российском
федеральном ядерном центре – Всероссийском научно-
исследовательском институте экспериментальной физики (предприятие
госкорпорации «Росатом» РФЯЦ-ВНИИЭФ в Сарове), разработка уже
запатентована.
Речь идет о так называемой фотонной вычислительной машине (ФВМ),
в которой вычислительные процессы «построены» на взаимодействии
импульсов лазерного излучения, а не на работе электронных компонентов,
как в обычных ЭВМ. Такая ФВМ состоит из электрической и «световой»
частей. Машинный код (то есть набор инструкций) переводится в лазерные
импульсы. Кванты света, фотоны, по волноводам попадают в фотонный
процессор, где происходит взаимодействие лазерных импульсов, и над ними
совершаются такие же логические операции, как и в электронно-
вычислительных машинах. Далее лазерные лучи покидают процессор
и возвращаются в электронную часть компьютера, где оптическая
информация вновь преобразуется в электрическую и оказывается доступной
пользователю.
Главный научный сотрудник Института теоретической
и математической физики (ИТМФ) ВНИИЭФ Сергей Степаненко пояснил,
что фотонные вычислительные машины нужны для решения задач, которые
не под силу «полупроводниковым» суперкомпьютерам.
По его словам, применение фотонных технологий позволяет в десятки
или сотни тысяч раз уменьшить количество энергии, необходимой для
достижения одинаковой производительности с нынешними ЭВМ.
«Если для супер-ЭВМ потребуется здание площадью с футбольное
поле, то такая производительность может быть достигнута ФВМ, которая
помещается в поллитровой кружке и отводимое тепло составляет около
сотни ватт – меньше, чем у кипятильника», – пояснил Степаненко.
Создать фотонную вычислительную машину специалисты разных
стран пытаются давно, но до практических воплощений в силу разных
причин дело не доходило. Во ВНИИЭФ предложили новую схему
реализации принципа работы ФВМ, благодаря которой, в частности,
преобразования между световой и электрической частями компьютера
выполнялись бы как можно реже, потому что они требуют много времени
и энергии.
Наивысшая производительность фотонного процессора, придуманного
во ВНИИЭФ, для самой сложной для полупроводниковой вычислительной
машины операции умножения может составить до 50 петафлопсов, а пиковая
мощность такого процессора составит лишь 100 ватт (для сравнения,
производительность современных электронных процессоров такой же
мощности составляет порядка всего лишь 5 терафлопсов, то есть в десять тысяч раз меньше). При этом производительность ФВМ можно резко
повысить, уменьшая длину световой волны.
Что касается конкретных задач, которые можно было бы решать
с помощью фотонных вычислительных машин, то это, например, задачи
по изучению генетических особенностей людей, что важно для медицинских
приложений.
По сообщению РФЯЦ-ВНИИЭФ