Kitörünk a számítástechnikai kőkorszakból

Ma még elképzelhetetlen módon változtatják meg a világot a jelenleg zajló számítástechnikai csúcsfejlesztések. Jönnek a hihetetlenül gyors kvantumszámítógépek, jön a gépesített agy, de mindez jobbá teszi a világot, mert az emberiség vágyainak eredője a jó - állítja Bijan Davari, a modern számítástechnika atyja, akivel a jövőről beszélgettünk.

Bijan Davari, az IBM következő generációs technológiákért felelős vezetője negyedszázada van az elérhető leggyorsabb számítógépek közelében. Munkáját a jelenleg az összes számítógépben és okostelefonban használt CMOS technológiával kezdte a nyolcvanas években, az elmúlt tíz évben azonban jellemzően akkor nyilatkozott, amikor az IBM szuper-számítógépes csapata újabb rekordokat döntött meg.

Davari munkájával nem csak azok találkozhattak, akik bejáratosak a szupergépeket használó laborokba. A több mint hetvenmillió példányban eladott Playstation 3 játékkonzolban dolgozó Cell processzort is az ő csoportja tervezte a Sony mérnökeivel közösen. Davari nem is tartja a felhasználóktól távoli témának a szuper-számítástechnikát: a PS3-játékok fizikai szimulációja - erre van szükség a látványos ütközésekhez, élethű mozgáshoz - mellett a mindennapi időjárás-jelentést is ilyen szupergépek számolják. "Úgy el lehet juttatni ezeket a gépeket az átlagfelhasználóhoz, hogy nem is tudnak róla, hogy ilyen hardvert birtokolnak" - véli Davari.

A jövő számítógépeinek működését is olyan elvek fogják meghatározni, amelyeket nagyteljesítményű, kutatóintézetekben használt szerverekhez találtak ki. A váltásra azért van szükség, mert a jelenlegi processzoroknak lassan elérjük a határait. "Míg az első 4,7 megahertzes IBM PC és a mostani, 3-4 gigahertzes lapkákkal felszerelt gépek között ezerszeres sebességkülönbség van, a most használt technológia már csak két-háromszoros növekedést tesz lehetővé" - mondta az IBM vezető tudósa. "A közeli jövőben ugyan még készülhet 10 gigahertzes gépünk, de a 20-at nem hiszem, hogy elérjük."

És akkor most mindenki egyszerre!

A számítási teljesítményt két tipikus trükkel lehet növelni. Az első a párhuzamosítás nevű eljárás, amely azt takarja, hogy az egymástól nem függő számításokat egyszerre végzi a számítógép, nem pedig sorba rendezve, egymás után. Ha pedig a gép egyszerre öt vagy tíz számítást tud elvégezni, akkor az ötször-tízszer gyorsabb is. "Nem minden művelet párhuzamosítható" - magyarázta az [origo]-nak Bijan Davari. "A bankszámlára például nem érkezhet be a pénz az előtt, hogy az utalást feldolgozta volna a rendszer." Az internetes keresések kiszolgálását viszont lehet így kezelni, emberek milliói is kérdezhetnek egyszerre a Google keresőtől, nem kell sorba állni a válaszért.

Az IBM csúcstechnológiás kutatásaira volt szükség a kvízbajnok számítógép megépítéséhez

"Az agy működése teljesen párhuzamosított, a gondolkodás viszont már sorozatszerűen működik" - mondta Davari. Ez a programozóknak okoz nehézséget, akiknek olyan gondolkodásmódot kell megtanulniuk, amelyre a mindennapi életben jellemzően nincs példa.

Turbó kerül a processzorba

A sebességnövelés másik módja a gyorsítóegységek használata. Ezek olyan számítási magok a processzoron, amelyek egy-egy célfeladatot tudnak rendkívül gyorsan megoldani. Például XML-fájlokat tudnak feldolgozni, mintafelismerést vagy kriptográfiai számításokat végezni. A gyorsítómag csak egy ilyen feladatra jó, ám azt akár ezerszer is gyorsabban meg tudja oldani, mint az általános célú processzormagok. Amikor a gép ilyen feladattal szembesül, akkor azt rögtön a gyorsítómagnak továbbítja.

Szuperszámítógép-elvek valósulnak meg a Playstation 3 processzorában - mondta Davari

A módszerrel a processzormagok ugyan nem lesznek gyorsabbak, azonban a nagy számításigényű feladatokat megcsinálja helyettük a gyorsítást végző társlapka. A szűk keresztmetszet megszüntetésével pedig a szuperszámítógép nagyobb sebességre képes. Az elképzelést a gyakorlatban is tesztelték már, a Playstation 3 vektoros gyorsítóegységekkel teli processzorát hagyományos CPU-khoz társítva Davari csapata építette meg az első petaflopos számítási teljesítményre képes szuperszámítógépet. Ez milliószor gyorsabb napjaink Intel csúcsprocesszoros asztali számítógépeinél.

Az IBM-nek van tapasztalata a gyorsítóprocesszorok használatában. A kilencvenes évek legnagyobb szuper-számítástechnikai eseményét jelentő Deep Blue-Kaszparov sakkcsata során is ilyen lapkák játszották a főszerepet. Az orosz sakkozót megverő Deep Blue szuperszámítógépben 256 speciális sakkprocesszor dolgozott, amely másodpercenként 200 millió lépést tudott megvizsgálni és értékelni. A sakkgépek fejlesztése a legendás mérkőzés után más irányt vett: ma egy átlagos otthoni laptopon is lehet nagymesteri szintű intelligenciát futtatni.

Kitörünk a kőkorszakból

A processzorok és a programozás megváltozása azonban csak az első lépés a számítástechnika átalakulásában. A következő generációs technológiákat kutató részleg vezetőjeként Davarinak messzebb kell néznie a közeljövő chipjeinél. A tudós szerint a szilíciumalapú chipek után a szénnanocsöves lapkák jöhetnek, ha a gyártásukkal kapcsolatos kérdéseket meg tudják oldani a mérnökök. A fejlesztési sor végén pedig ott a kvantumszámítógép, amely már nemcsak egyesekkel és nullákkal számol, hanem köztes állapotot is fel tud venni.

A technológia a fejlesztés korai szakaszában van, az IBM laborjában épített kvantumgép is csak rövid ideig működőképes. A kvantumgépek működőképességét károsan befolyásolja a mágneses tér, a hő, még 0 kelvinhez közeli hőfokon is gyorsan szétesik a rendszer. A rövid idők alatt azonban a kvantumgépek képesek elvégezni a hagyományos számítógépek számára csak évszázadok alatt megoldható feladatokat. És ha első futásra nem adnak jó megoldást, újra el lehet indítani a számítást, hiszen lényegesen kevesebb időre van hozzá szükség, mint egy hagyományos szuperszámítógépen lenne. "Egészen váratlan módon változtathatják meg a világ arculatát azok a számítástechnikai fejlesztések, amelyek várhatók. A változás mibenlétét nem jósolhatjuk meg, de a látható lehetőségek rendkívül izgalmasak" - mondta Davari.

Az emberi agy is gépesíthető

Az IBM jövő technológiájával foglalkozó csoportjának utolsó nagy diadala a Watson nevű speciális számítógép megépítése volt. Ez a gép és a rajta futó célszoftver volt képes arra, hogy egy háromnapos tusán legyőzze a Legyen ön is milliomos! játékhoz hasonló Jeopardy amerikai bajnokait. A bajnokverő gépet egy hirtelen, tévézés közben támadt ötletből építették meg, ám a felhasznált technológiák mindegyikével foglalkoztak már csoportok az IBM-en belül.

Ha megtanul beszélgetni, az orvosok munkáját fogja segíteni Watson

A Watson által használt - gépi tanulási programot és a választ kikövetkeztető logikát alapul vevő - szoftver a jövőben az egészségügyben állhat munkába, ahol orvosok, nővérek és betegek munkáját könnyíti meg javaslataival. Ahhoz azonban, hogy ez megtörténjen, még több fejlesztés szükséges. Watsonnak nem volt szüksége arra, hogy társalogjon a játékvezetővel, az egészségügyben azonban szükséges az interaktivitás. A programnak meg kell tanulnia kommunikálni és a válaszokat kiértékelni.

Davari a hazai IBM-eseknek tartott előadást

Ha az intelligensen viselkedő számítógépet sikerül egyszer elkészíteni, akkor a számítástechnikusok a következő nagy feladatra, az agy modellezésére koncentrálhatnak. Az agysejtnél gyorsabban működő alkatrészeink már vannak, azonban az agysejtek közti százmilliárdnyi kapcsolat modellezése még nem sikerült. "Nagyon az elején járunk, olyan gépeket próbálunk építeni, amelyek az agy egyes funkcióihoz hasonlóan működnek. Például nagyon jók mintafelismerésben" - mondta a tudós a jövő lehetőségeiről. Davari szerint először csak egyszerűbb agyakat - például egy gyíkét - fognak modellezni a tudósok, aztán lépnek tovább a bonyolultabb feladatok felé. Már látszanak azok a fázisváltó anyagok, amelyek a milliárdnyi kapcsolatot lehetővé teszik majd.

Az ember eredendően a jóra vágyik

"Ezek a technológiák lehetőséget teremtenek az emberek összekapcsolására, nagy mennyiségű információ cseréjére és az azzal való munkára. Egy összekapcsolt világban pedig, úgy hiszem, a jó dolgok fognak győzni" - mondta Bijan Davari az [origo]-nak a Terminátor-filmek jövőképét firtató kérdésére. A gyilkos robotok világuralomra törése, a disztópikus jövőképek azért maradnak el a tudós magánvéleménye szerint, mert az emberiség eredendően a jóra vágyik.

Szerinte minél jobban elterjednek a kommunikációt, tanulást és megértést elősegítő technológiák, annál nagyobb esély van arra, hogy a világ megjavuljon. "Mindig lesznek a pénzért vagy változatos személyes okokból elkövetett visszaélések, de a tömegek ki fogják szorítani ezeket" - mondta Davari.