Kretsene i superledende datamaskiner må kjøles ned til svært mange minusgrader (Celsius) før den superledende effekten vil kunne oppstå. Hvor kaldt det må være, avhenger av materialene som benyttes. (Bilde: Per Ervland)

Vil utvikle en superledende datamaskin

Amerikansk etterretningstjeneste går nye veier.

Flere av de store, amerikanske etterretningstjenestene, med National Security Agency (NSA) i spissen, har behov for enorm IT-kapasitet, både i form av regnekraft og lagring. De nylige lekkasjene om systemer som PRISM og XKeyscore har understreket dette.

Uavhengig av hva man måtte mene om bruken av slike systemer, må det være imponerende tekniske løsninger som gjør systemene mulig. Naturlig nok er det meste av metodene til de hemmelige tjenestene nettopp hemmelige. Dessverre inkluderer dette også mye informasjon om de tekniske løsningene.

Men i blant offentliggjøres det likevel informasjon som forteller litt om både kapasiteter og planer.

For eksempel er det kjent at NSAs nye datasenter i Bluffdale, Utah har en strømforsyning med total kapasitet på inntil 65 megawatt. Dette omfatter all virksomhet ved anlegget, ikke bare det som er knyttet til store datamaskiner.

NSAs kommende datasentral i Bluffdale, Utah.
NSAs kommende datasentral i Bluffdale, Utah. Bilde: George Frey/Bloomberg via Getty Images / All Over Press

Verdens kraftigste, offentlig kjente superdatamaskin, kinesiske Tianhe-2, trekker drøyt 17 megawatt. Dersom NSA benytter tilsvarende teknologi, vil ikke etterretningstjenesten ha kapasitet til kunne kjøre mer enn noen få slike systemer i Utah-senteret. Forøvrig antas det at datasenteret i betydelig grad vil bli benyttet til lagring av data.

De amerikanske etterretningstjenestene har et kontinuerlig økende behov for mer datakraft. Det går tydelig fram når de nå sikter mot exascale-datamaskiner, det vil si datamaskiner som kan levere regnekraft på mer enn én exaflops, en trillion flyttallsberegninger i sekundet. Det er omtrent 30 ganger mer enn det Tianhe-2 kan levere i dag.

Ifølge det amerikanske Office of the Director of National Intelligence (ODNI) viser ulike beregninger at en superdatamaskin med exaflops-kapasitet har et elektrisk effektbehov på et sted mellom tjue og flere hundre megawatt. Men dette er bare ett av en rekke utfordringer dagens CMOS-teknologi skaper når ytelsen skal skaleres opp såpass mye.

Derfor forsøker ODNI nå å gå nye veier for å kunne nå målet om datamaskiner med exaflops-ytelse.

Superledning

I en anbudsutlysning skriver ODNI om et prosjekt hvor målet i første omgang er å lage en mindre datamaskin som tar i bruk superledning. Det fortelles at betydelige, tekniske hindringer tidligere har forhindret reell utprøving av superlederbasert databehandling, men at nye innovasjoner har skapt et grunnlag for et større gjennombrudd.

Superledning er en tilstand som ulike materialer kan oppnå dersom de kjøles tilstrekkelig ned. I denne tilstanden har materialet ingen elektrisk motstand. Uten motstand skjer det heller ingen varmeutvikling når det sendes strøm gjennom materialet. Dermed vil effektbehovet, både til å drive selve datamaskinen og kjøleanleggene, kunne redusere drastisk.

ODNI skriver at publiserte studier viser at datamaskiner basert på superledere trolig vil kunne levere 1 petaflops med et effektbehov på bare 25 kilowatt. Sikringsskapet til moderne, norske boliger er ifølge KLP konstruert for strømstyrker på opptil 80 ampere. Med 230 volts spenning blir dette 18,4 kilowatt. Bare til sammenligning …

De samme studiene antyder også at energieffektiviteten kan økes med regnekraften, slik at en superledende superdatamaskin med regnekraft på 100 petaflops vil ha behov for 200 kilowatt med elektrisk effekt. Inkludert i dette er også forbruket til anlegget som er nødvendig for å kjøle kretsene ned til et nivå som er lavere enn den kritiske temperaturen til materialene som brukes.

Målet med ODNI prosjekt, som kalles for C3, er altså å demonstrere en forholdsvis liten datamaskin basert på superledende logikk og «kryogenisk» minne, som er både energieffektiv, skalerbar og «i stand til å løse interessante problemer».

To faser

Anbudsutlysningen som ble publisert i slutten av juli, omfatter bare den første fasen av C3-programmet, nemlig å utvikle teknologiene som er nødvendige for å demonstrere verdien av superledende databehandling.

Fasen innebærer utvikling av nye tilnærming som åpner for tungregnesystemer med betydelig forbedret minnekapasitet og energieffektivitet, sammenlignet med det beste som finnes i dag. ODNI kaller dette for «Cryogenic Memory».

Dessuten skal det utvikles, produseres og testes sentrale, superledende logikkretser som er nødvendige for å demonstrere potensialet for superledende logikk innen tungregning. I tillegg skal det utvikles en plan for integrasjon av slike komponenter i en fungerende datamaskin.

Dersom man lykkes med den første fasen, vil det etableres en fase 2 i C3-programmet hvor målet er i skalere og integrere teknologiene fra den første fasen inn i en fungerende, superledende datamaskin.

Anbudsutlysningen sier ingenting om eventuelt budsjett eller tidsramme for programmet.

    Les også:

Til toppen