Paprastai lustų sušlapinimas nėra gera mintis ir to visais būdais vengiama. Bet tik ne naujųjų lustų atveju – per juos tekantis skystis lustus ne tik aušintų, bet ir maitintų ir ateityje tokia technologija galėtų būti paremta kompiuterių, išmaniųjų telefonų, planšečių gamyba.
Jei lusto idėja pasiteisins, jo išradėjai iš IBM kompanijos mano, kad visas superkompiuteris – pavyzdžiui toks, kaip Watsonas (natūralios kalbos apdorojimo ir žodžių žaidimo profesionalas) – vieną dieną galėtų būti suspaustas iki kišenėje telpančio įrenginio.
Šią mintį įkvėpė žmogaus smegenų pavyzdys, sako Bruno Mišelis (Bruno Michel), vadovaujantis darbui IBM tyrimų laboratorijoje Ciuriche, Šveicarijoje. „Žmogaus smegenys yra 10 000 kartų tankesnės ir efektyvesnės, nei bet kuris dabartinis kompiuteris. Tai įmanoma dėl to, kad jos naudoja tik vieną, labai efektyvų kraujagyslių ir kapiliarų tinklą šilumos ir energijos transportavimui tuo pačiu metu“, - pasakoja mokslininkas.
Struktūra paremta smegenų sandara, kur kraujagyslių tinklas transportuoja energiją ir šilumą
Mišelio ir jo komandos idėja yra sukloti vienas ant kitų šimtus silicio plokštelių ir taip kurti trimačius procesorius. Tarp sluoksnių eitų skysčio kanalų porų tinklas. Vienu kanalu atitekėtų elektriškai įkrautas skystis, kitu tas pats skystis nutekėtų, tuo pačiu išnešdamas veikiančių tranzistorių gaminamą šilumą – sukurdamas mikroskopinę srautinę bateriją (žr. žemiau esantį skyrelį „Vanadžio upės“).
Tiesa, pati idėja nėra unikali - trimačiai lustai jau kuriami ir kitų kompanijų. Štai „Intel“ kitąmet turinčiuose pasirodyti plataus vartojimo „Ivy Bridge“ procesoriuose bus naudojami vertikalūs tranzistoriai - tokiu būdu tame pačiame plote sutalpinant daugiau komponentų ir gaunant kelis kartus didesnį skaičiavimo pajėgumą, nei tradiciniuose dvimačiuose lustuose. „Intel“ taip pat sudėjo mikrolustus vieną ant kito, kaip ir Belgijos „IMEC“ ir „Tezzaron“ Ilinojuje.
„Skysčio naudojimas trimačių lustų aušinimui nėra naujiena“, - priduria Bobas Patis (Bob Patti), vyriausias „Tezzaron“ technologas. „Tačiau skysčio panaudojimas ne tik aušinimui, bet ir energijos tiekimui yra koncepcija, kurios dar nesu matęs."
Markas Zvolinskis (Mark Zwolinski) iš Sautemptono universiteto, JK, pritaria, kad tai įdomus sprendimas. „Norint paspartinti skaičiavimus, lustus reikia sudėti kuo arčiau vieną prie kito“ ir galų gale tai reiškia tiesiog elementarų jų suklojimą vienas ant kito. Tačiau jų maitinimas įkrautu skysčiu yra dar neištirta idėja, sako jis. „Tačiau tai nėra visiškai neįtikėtina. Iš tikro negaliu sugalvoti, kodėl tai turėtų neveikti, tačiau to anksčiau niekas nebuvo padaręs.“
Geriau jau tegul tai iš tiesų veikia, priduria Mišelis, mat kompiuterių pramonė dešimtmečiais rėmėsi tuo, kad kompiuterių procesorių skaičiavimo pajėgumas maždaug kas porą metų padvigubėdavo – reiškinys, žinomas, kaip Mūro dėsnis. Tačiau mažėjant tranzistoriams, plonėjo ir juos jungiantys laidai, dėl to didėjo varža ir mažėjo energijos panaudojimo efektyvumas. Tai savu ruožtu ėmė stabdyti pajėgumų didinimą.
Pavyzdžiui, „Watsono“ veikimui reikia apie 85 kW energijos – tiek pakaktų tuzinui namų. O patys serveriai užima tiek vietos, kiek 10 didelių šaldytuvų.
Tuo tarpu naudojant šį biologijos įkvėptą elektros ir aušinimo sistemų sujungimą, turėtų pavykti smarkiai sumažinti energijos naudojimą. Mišelis sako su kolegomis parodęs, kad kanalų tinklu įmanoma tiekti skystį, kaip energijos šaltinį ir planuoja sukurti veikiantį lusto prototipą iki 2014 metų. Jei pasiseks, galiausiai kišenėse nešiosimės „Watsono“ pajėgumo superkompiuterius, maitinamus ne kuo kitu, o įprastinėmis dabar telefonuose naudojamomis baterijomis.
Vanadžio upės
Tiekti energiją lustams, naudojant skystį, Mišelis planuoja redoks srauto baterijomis, išnaudojančiomis kintantį medžiagos oksidacijos laipsnį. Iš indų du elektrolitai tiekiami į prietaisą lygiagrečiais kanalais. Šiuose skysčiuose yra skirtingi vanadžio jonai. Dėl jų krūvių skirtumo elektronai tekės iš vieno skysčio į kitą, sukurdami elektros srovę. Bateriją pakraunant, naudojama priešingos krypties įtampa.
Srauto baterijos idealiai tinka lustams dėl didelio energijos tankio, sako Mišelis. Jų struktūra paprasta būna nekompaktiška, bet Mišelis sumažino jį, sulygiuodamas skysčio mikrokanalus su elektrodo katalizatoriais.
Jeigu tolesni eksperimentai pavyks, netolimoje ateityje išvysime naują lustų revoliuciją.
Vytautas Povilaitis
