Skip to main content

Article Category

Story

Article available in the folowing languages:

Najważniejsze wiadomości - Sieć, która zdecyduje o przyszłości przetwarzania danych

Zgodnie z prawem Moore'a, czyli odkryciem dokonanym przez jednego z współzałożycieli firmy Intel, Gordona E. Moore'a, liczba tranzystorów tworzących mikroukład podwaja się mniej więcej co dwa lata. Reguła ta sprawdzała się przez ponad pół wieku. Za jej sprawą współczesne telefony komórkowe mają większą moc obliczeniową, niż komputery o wielkości domu z lat 60-tych. Jednak około roku 2020 prawo Moore'a zbliży się do granicy: prawa fizyki będą ostateczną barierą na drodze do dalszego zwiększania gęstości tranzystorów, jednak wcześniej czynniki takie jak wydzielanie ciepła, zużycie energii oraz koszty spowodują ograniczenie tempa wzrostu wydajności.

Gospodarka cyfrowa

Jednocześnie świat stoi u progu gwałtownego wzrostu ilości danych – zarówno ludzie, jak i maszyny generują, gromadzą, współdzielą i wykorzystują coraz większe ilości informacji, przyjmujących przeróżne formy, stosując do tego różnorakie urządzenia, wymagające energooszczędnych i wydajnych procesorów. Pojawia się zatem pytanie w jaki sposób systemy komputerowe, stojące u progu końca epoki Moore'a, mogą sprostać tak wielkiemu zapotrzebowaniu? Europejscy naukowcy pracują nad znalezieniem odpowiedzi na powyższe pytanie, w dużej mierze za sprawą wysiłków podejmowanych w ramach inicjatywy HiPEAC (1), stanowiącej "Sieć doskonałości" ('Network of excellence') obejmującą przedstawicieli środowiska akademickiego i przemysłu, która już od 2004 roku pomaga określać kierunki europejskich badań naukowych w dziedzinie systemów komputerowych. Realizowana obecnie, trzecia iteracja powyższej inicjatywy uzyskała wsparcie finansowe ze strony Komisji Europejskiej w kwocie 3,8 milionów euro. Za sprawą projektu HiPEAC stworzono najbardziej znaną i najbardziej zaawansowaną sieć systemów obliczeniowych w Europie. "Konsorcjum HiPEAC utworzono w oparciu o trzy podstawowe cele: budowanie więzi pomiędzy przedstawicielami środowiska akademickiego i przemysłowego oraz twórcami urządzeń i oprogramowania, a także tworzenie rzeczywistej, powszechnie znanej, europejskiej społeczności związanej z systemami komputerowymi. Nie ulega wątpliwości, że zarówno w powyższym zakresie, jak i w wielu innych obszarach, odnieśliśmy sukces", twierdzi Koen De Bosschere, profesor pracujący w laboratorium systemów komputerowych na Uniwersytecie Gandawskim (Belgia) oraz koordynator sieci doskonałości HiPEAC. W konferencjach i spotkaniach integracyjnych organizowanych w ramach HiPEAC uczestniczą obecnie setki badaczy i przedstawicieli środowiska przemysłowego, zarówno z Europy, jak i z innych regionów; szkoły letnie, warsztaty oraz programy wymian międzyuczelnianych, oferowane pod egidą inicjatywy HiPEAC, pomagają kształcić naukowców w zakresie nowo powstających dziedzin badawczych, związanych z teorią i technologią systemów komputerowych; natomiast półroczne plany działania, opracowywane w ramach projektu, zyskały status wytycznych wykorzystywanych zarówno przez organizacje prywatne, jak i państwowe, podczas podejmowania decyzji dotyczących alokacji środków finansowych. "Obecnie posiadamy portfolio obejmujące około 30-40 projektów z zakresu systemów komputerowych, z którymi współpracujemy. Naukowcy zaangażowani w powyższe projekty uczestniczą w organizowanych przez nas wydarzeniach, które stanowią obecnie podstawowy sposób budowania sieci kontaktów w tej dziedzinie nauki. Co więcej, skutkiem niektórych spotkań podczas konferencji jest powstawanie nowych projektów", zauważa Prof. De Bosschere. Jako przykład Prof. De Bosschere podaje projekt EuroCloud, rozpoczęty w 2010 roku przy wsparciu finansowym w kwocie 3,3 milionów euro, udzielonym przez Komisję Europejską. Uczestnicy projektu EuroCloud, koordynowanego przez angielską firmę ARM, projektującą mikroprocesory, opracowują serwery wbudowane w mikroukład, wykorzystujące wiele rdzeni ARM oraz wyposażone w pamięć 3D RAM, z myślą o ograniczeniu zużycia energii nawet o 90 % oraz zmniejszeniu kosztów generowanych przez centra przetwarzania danych. Pomysł zrealizowania powyższego projektu pojawił się po raz pierwszy podczas konferencji HiPEAC, która odbyła się w 2009 roku na Cyprze, zauważa Prof. De Bosschere. "Tego rodzaju wydarzenia stanowią dowód istotnej roli spotkań organizowanych pod egidą inicjatywy HiPEAC, stymulujących współpracę i innowację". Europejska mapa wyzwań i możliwości Tymczasem Plan Działania HiPEAC ('HiPEAC Roadmap'), którego nowe wydanie pojawi się jeszcze w tym roku, stał się swego rodzaju podręcznikiem z zakresu przyszłości europejskich badań w dziedzinie systemów obliczeniowych. "Początkowo nie było to naszym celem, jednak powyższa publikacja spotkała się z zainteresowaniem ze strony Komisji Europejskiej, która omówiła ją z przedstawicielami przemysłu, uznała, że trafnie zidentyfikowaliśmy wyzwania, a następnie zaczęła z niej korzystać rozdzielając fundusze badawcze", tłumaczy koordynator projektu HiPEAC. "Od czasu pierwszego wydania, które pojawiło się w 2008 roku, środki finansowe przeznaczane przez UE na badania w tej dziedzinie prawie się potroiły - pula przeznaczona na najbliższe wezwanie do składania ofert wyniesie prawie 70 milionów euro". Z najnowszego wydania raportu HiPEAC wynika, że w perspektywie krótko i średnioterminowej najbardziej obiecującym, a jednocześnie pełnym wyzwań, sposobem radykalnego zwiększenia wydajności systemów komputerowych będzie tworzenie wyspecjalizowanych urządzeń obliczeniowych. W świetle powyższego spostrzeżenia uczestnicy projektu HiPEAC wyznaczyli siedem konkretnych celów badawczych, obejmujących energooszczędność, złożoność systemów oraz ich niezawodność, związanych z projektowaniem i użytkowaniem specjalistycznych, heterogenicznych systemów. Jednak naukowcy uczestniczący w projekcie HiPEAC uważają, że w perspektywie długoterminowej kluczowe będzie prowadzenie badań nad całkowicie nowymi technologiami, przełamującymi tradycyjną barierę pomiędzy sprzętem a oprogramowaniem, poprzez opracowywanie rozwiązań i metod obliczeniowych, takich jak systemy inspirowane biologią, stochastyczne przetwarzanie danych oraz roje obliczeniowe ('swarm computing'). "Opierając się w przyszłości na obecnych trendach i podejściach dotrzemy do granicy, jednak w perspektywie długoterminowej z pewnością będziemy potrzebować większej mocy obliczeniowej, niezawodności oraz energooszczędności, przy jednoczesnym ograniczeniu emisji ciepła oraz rozmiaru urządzeń. W parze z większą mocą obliczeniową idą nowe aplikacje i możliwości rynkowe - wystarczy spojrzeć na zmiany, jakie zaszły w ciągu ostatnich pięciu lat na rynku smartfonów i tabletów", twierdzi Prof. De Bosschere. "Dla przemysłu oznacza to, że współcześni użytkownicy mogą posługiwać się jednocześnie trzema lub czterema urządzeniami, zamiast używać pojedynczego komputera stacjonarnego lub laptopa". Co więcej, w nadchodzących latach na rynku pojawią się jeszcze bardziej wydajne urządzenia, realizujące zaawansowane funkcje, które trudno nam sobie obecnie wyobrazić, jak na przykład inspirowane biologią sieci neuronowe, z których korzystać będą narzędzia do ekstrakcji wiedzy, zużywające zaledwie 1% energii niezbędnej do zasilania współczesnych centrów przetwarzania danych, czy też smartfony analizujące próbki krwi, sekwencjonujące DNA i wykrywające wirusy w ciągu kilku minut, zastępując obecnie stosowane w laboratoriach analizy komputerowe, trwające wiele dni. "Potencjalne zastosowania technik komputerowych w praktycznie każdej dziedzinie życia są wręcz nieograniczone. Musimy jednak upewnić się, że będziemy posiadać niezbędną moc obliczeniową", twierdzi Prof. De Bosschere. Projekt HiPEAC uzyskał wsparcie finansowe na badania naukowe w ramach Siódmego Programu Ramowego UE. Odnośniki do stron internetowych projektów: - HiPEAC Użyteczne odnośniki: - strona internetowa Agendy Cyfrowej Komisji Europejskiej Odnośniki do powiązanych materiałów audiowizualnych: - Wizja HiPEAC: "Ułatwmy życie ludziom i sprawmy, by ciężką pracę wykonywały komputery" (' HiPEAC Vision: Keep it simple for humans and let the computer do the hard work' Odnośniki do powiązanych wiadomości: - Najważniejsze wiadomości – "Zielone" chmury obliczeniowe