Těšte se na počítač, který se nikdy nepokazí

Karel Javůrek  |  Věda

Elektronické přístroje mají spousty chyb. Některé z výroby, jiné se objeví při běžném používání. Modrým obrazovkám ale možná bude v budoucnu konec díky nové architektuře počítačů.

Každý uživatel počítačů v jakékoli formě se někdy setkal s chybou, která znamenala vypnutí aplikace či celého počítače. Nebo v konečném důsledku dokonce i výměnu vadné hardwarové komponenty.

Nejčastější chyby se týkají načítání či zapisování dat, ať už v rámci operační paměti nebo úložného systému. Stačí chyba kdekoli při přesunu, při čtení a zápisu a může velmi snadno dojít k havárii a zastavení celého počítače. Tento problém chtějí vyřešit vědci s budoucí architekturou.

Distribuované systémy jako v přírodě

I když se může zdát, že počítače zvládají běh obrovského množství aplikací současně, data ve skutečnosti zpracovávají postupněi. Inženýři v UCL – University College London – ale chtějí s budoucí architekturou počítačů napodobit přírodu, která „běží“ na decentralizovaných distribuovaných systémech. Je tak mnohem odolnější vůči menším chybám, které vznikají.

Podobným způsobem jsou již zapojena například datacentra, která si mezi sebou předávají data. Uživatel se tak může náhodně připojit k různým datacentrům a všude získá stejné informace.

Cílem je vytvořit podobný decentralizovaně distribuovaný systém uvnitř samotného počítače. Proces pro zpracování dat nebude spoléhat na jedinou část systému, ale náhodně ho dostane ke zpracování některá z mnoha jednotek. Tím to ale nekončí.

Okamžitá oprava sebe sama

Velkou výhodou takové architektury je možnost nejen detekovat a opravovat menší chybu. Bez problémů lze pokračovat ve výpočtech i po selhání jednoho celého systému. Lze si to představit jako několik počítačů v počítači. Výpadek jednoho nepostihne další, ti ho naopak okamžitě nahradí.

Zatím je možné tuto samoopravnou infrastrukturu řešit pomocí několika samostatných počítačů. S větší pokročilostí a množství částí, ze kterých se skládají i samotné čipy, ale ale vyvstává potřeba použít podobnou architekturu ve stále menších měřítkách.

Počítače uvnitř počítače

Christos Sakallariou z UCL popisuje tuto architekturu následovně: Takový počítač pracuje s několika kopiemi instrukcí, které jsou distribuovány v rámci několika vnitřních systémů, přičemž každý z nich má vlastní paměť. Inspirací vědců byl například i mozek s podobně distribuovanou architektuřou tvořenou neurony.

Několik kopií systémů má výhodu nejen při výskytu chyby, ale také například při napadení virem a dalším škodlivým kódem, který může celý jeden systém na dlouho vyřadit.

Pro tyto případy vědci pracují i na učících se systémech, které se dovedou i dodatečně opravit, samozřejmě v rámci určitých možností, které jsou dané architekturou. Další podrobnosti najdete v této zprávě (PDF).

Samoopravitelné čipy za „pár let“

Na VTM.cz jsme v minulosti psali o výzkumech v oblasti samoopravitelných materiálů i čipů. Dnes máme na jednom kusu křemíku přes sedm miliard tranzistorů a tento počet roste stejně rychle jako exponenciální technologický vývoj. Za deset let by tak měl mít jeden kus „budoucího materiálu“ – křemík už to nejspíš nebude – stokrát až tisíckrát více částí.

Ať už to budou tranzistory, memristory či něco jiného, obrovský počet prvků bude znamenat i mnohem větší procento chyb a poškození. Ty bude nutné řešit už v rámci architektury.

Výzkum londýnské univerzity, kterému sekunduje i mnoho podobných s trochu jiným zaměřením, proto začíná dávat velký smysl. Popisovaná samoopravná architektura by se v elektronice mohla objevit za několik let.

Nejčtenější