Самый большой компьютер…
Погоня за созданием самого большого и самого мощного компьютера, похоже, окончена. Теоретически обоснован предел мощности, который преодолеть не удастся, сообщает журнал New Scientist.
Ныне самый умный компьютер в мире называется «Симулятор Земли». Его создали японские специалисты из г. Иокогама. Состоит этот монстр из 640 соединенных друг с другом мощных суперкомпьютеров и занимает площадь четырех теннисных кортов.
Детище сотрудников японского телекоммуникационного центра Next обладает быстродействием в 35 терафлопов. То есть, говоря иначе, совершает 35 млрд. операций в секунду и со значительным отрывом лидирует в списке 500 самых быстрых компьютеров нашей планеты. За ним следует суперкомпьютер компании IBM, который впятеро слабее.
Само название японского компьютера говорит о его назначении. С его помощью исследователи симулируют, или, говоря по-русски, моделируют, процессы, происходящие на нашей планете. Большей частью здесь экспериментируют с моделями тайфунов и землетрясений.
Тем не менее, многие климатологи все еще не уверены, что и новый суперкомпьютер сможет с большой точностью предсказывать природные катастрофы — такие, например, как недавние наводнения в Европе. Ведь для того чтобы использовать компьютер на полную мощность, ученым необходимо для каждой местности разработать свою климатическую модель, учитывающую все изменения природных феноменов.
Тем не менее, они надеются, что «Симулятор Земли» с такой задачей справится. Ныне основным методом прогнозирования является разбивка поверхности Земли на прямоугольные ячейки с длиной стороны примерно в 100 км, для каждой из которых делают специальный расчет. А новый суперкомпьютер позволит уменьшить размеры этих квадратов в 10 раз, что позволит детальнее изучать и прогнозировать тайфуны и торнадо сравнительно небольших размеров.
Уже первые испытания дали поразительные результаты. На основании имеющихся климатических моделей суперкомпьютер в считанные минуты рассчитал возможное направление, время и место появления тайфуна. Однако он не может справиться пока с отслеживанием перемен погоды по всей планете — для этого не хватает программного обеспечения и мощности самого компьютера.
«Для того чтобы составить подобные программы, потребуются одновременные усилия программистов всей Земли, — считает Луис Кормблю, сотрудник Института метеорологии имени Макса Планка в Гамбурге. — И то, скорее всего, многое придется упрощать, а то и попросту создавать еще более мощный суперкомпьютер»…
Понимая это, корпорация Intel создала недавно опытные образцы микропроцессоров, размер транзисторов в которых составляет всего 90 нанометров (нанометр — одна миллиардная доля метра). Их промышленный выпуск начнется в 2003 году. В технологическом процессе впервые используется так называемый «напряженный» кремний, атомы которого в кристаллической решетке «прорежены», что обеспечивает более свободное протекание тока и позволяет повысить быстродействие транзистора. Кроме того, в конструкции использованы также медные соединения с новым диэлектриком — легированным углеродом оксидом кремния с низкой диэлектрической проницаемостью, благодаря чему повышается скорость распространения сигнала в кристалле и снижается энергопотребление процессора. Применение нанотехнологий, уже отработанных компанией на более простых чипах синхронной памяти SRAM емкостью 52 МБ, позволит производить процессоры с тактовой частотой, превышающей 3 ГГц, и уменьшить их размеры вдвое. В итоге одиночный транзистор в этой микросхеме в 2000 раз меньше толщины человеческого волоса.
Его диаметр не превышает 50 нанометров.
Перейдя на новый технологический процесс, корпорация на время посрамила скептиков, сомневающихся в том, что так называемый закон Мура будет действовать в обозримом будущем. Этот «закон», который Гордон Мур, один из отцов-основателей Intel, сформулировал в 1965 году и считал не более чем «эмпирическим правилом», гласит, что количество транзисторов, которое вмещает интегральная схема, будет возрастать вдвое каждые 18 месяцев. Теоретически это означает существенное, на десятки процентов, увеличение производительности каждого нового поколения чипов.
Если в первом промышленном процессоре Intel 4004 было всего 2300 транзисторов, то в современных Pentium IV их уже более 55 млн., а в новом процессоре их число превысит 100 млн.
Сам Мур, впрочем, полагал, что конец этой закономерности может положить сама природа: едва ли можно создать микрочипы, размеры элементов которых будут менее 0,25 микрона. И хотя он несколько ошибся: 90-нанометровый транзистор — уже третье «размерное» поколение после чипов, созданных по технологии 0,25 микрона еще пять лет назад, — уже действительно виден предел. Еще чуть-чуть — и мы попадаем в диапазон атомных размеров, где все подчиняется необычным квантовым правилам.
А открытие, о котором сообщил журнал «New Scientist», было сделано, можно сказать, на кончике пера, точнее даже — в голове одного из теоретиков. Ход его рассуждений был примерно таким.
Как известно, любая частица — будь то электрон или фотон — способна переносить один бит информации. Так что если научиться манипулировать частицами, которые то и дело пронизывают космическое пространство, можно будет выполнять любые расчеты. Именно этого и хотят добиться ученые, замыслившие построить так называемый квантовый компьютер.
«При этом очевидно, что предельный компьютер — это такой, в котором задействованы все частицы Вселенной, — рассуждал Сет Ллойд, специалист в области квантовых вычислений, работающий в Массачусетском технологическом институте. — Вот я и подумал, что неплохо было узнать его возможности».
Для начала он рассчитал, что количество частиц во Вселенной, а стало быть, и общее количество информации, которое они смогут хранить, составляет 1090 бит. Число логических операций, которые могут быть произведены над этими битами, зависит от имеющейся энергии, необходимой для выполнения операций, скорости света, влияющей на быстроту перемещения информации, и времени работы — то есть от возраста Вселенной.
Проделав необходимые вычисления, ученый получил максимальное количество логических операций, которое могла выполнить Вселенная с момента Большого взрыва, — около 10120. Такая величина куда больше гугола — фантастического числа, придуманного математиками и составляющего «всего» 10100.
Для сравнения: количество бит, которое может быть сохранено всеми компьютерами Земли, ныне составляет около 1021, а число выполненных логических операций едва дотягивает до 1030 — лишь малая толика теоретического максимума.
У идеи Ллойда есть любопытный философский подтекст.
Если Вселенная — огромный компьютер, то все, что внутри ее, включая нас, — часть вычислительного процесса. Или его продукт. А где же программист? Сам ученый не рискует намекать на Господа Бога. По его мнению, случайные колебания на квантовом уровне и есть тот самый набор исходных данных, программирующих Вселенную так, чтобы она создавала сложные структуры, включая живые существа.
Ученый сравнивает этот процесс с известной задачей из теории вероятностей. Представим, что миллион обезьян случайным образом нажимают на клавиши компьютера. «Шансы того, что они напечатают, скажем, первый миллиард цифр последовательности числа «пи», ничтожно малы, — считает Ллойд. — Однако при этом вероятность ввести в компьютер программу, которая сама вычислит нужное значение, значительно выше, поскольку такая программа весьма проста»…
Публикацию подготовил С.НИКОЛАЕВ
Водородная энергетика Исландии
Среди специалистов давно уже ходят разговоры о том, что запасы нефти на нашей планете подходят к концу и надо бы что-то придумать. Многие видят выход в переходе с углеводородного горючего — бензина, соляра и т. д. на чистый водород. Вот какой эксперимент по освоению этого вида топлива затеян в Исландии.
Обычно, когда речь заходит об этом небольшом государстве на севере Европы, прежде всего вспоминают о том, что именно исландцы первыми в мире поставили себе на службу геотермальные источники. Электроэнергией и теплом жителей этого острова обеспечивают несколько станций, которые используют выходящую из недр горячую воду и пар.
Скоро, похоже, исландцы станут пионерами в освоении и водорода. Во всяком случае, проект, о котором пойдет речь дальше, уже поддерживают крупнейшая нефтяная компания «Шелл», автомобильная корпорация «Даймлер Крайслер», а также Европейский союз. Они планируют вложить десятки миллионов евро в проведение первого крупномасштабного эксперимента по созданию чисто водородной экономики, полностью исключающей использование ископаемых видов топлива.
В соответствии с этим планом в Исландии уже в ближайшие месяцы появятся первые автобусы, приводимые в действие моторами, получающими энергию от топливных водородно-кислородных элементов, давно уж применяемых американскими астронавтами. Будет построена также первая заправочная станция, производящая водород на месте из воды.
Если все пойдет, как задумано, то к 2005 году водородом начнут заправлять легковые автомобили и рыболовные траулеры.
В общем, в течение 30–40 лет весь транспорт Исландии полностью перейдет на водород.
«Исландскому примеру со временем последуют и другие страны, — считает Маргарет Ман, сотрудница Национальной лаборатории США по возобновляемым источникам энергии. — Ведь переход на водород — наиболее рациональный способ избавиться от использования ископаемых видов топлива»…
В самом деле, преимущества водородной энергетики колоссальны. Поскольку водород входит в состав воды, его запасы практически неисчерпаемы. Правда, получение водорода из воды с помощью электролиза пока что обходится дороговато. Но на подходе и более дешевые способы.
Зато экологи от такой перспективы просто в восторге. Ведь в результате разложения воды получаются лишь водород и кислород, которые не наносят вреда окружающей среде. А двигатель, работающий на водороде, дает в качестве выхлопа опять-таки чистую воду.
Почему для эксперимента выбрана именно Исландия?
Тому есть несколько резонов. Во-первых, для получения водорода здесь легко использовать практически неисчерпаемую геотермическую энергию земных недр и гидроэнергию бурных рек. Кроме того, Исландия — компактная страна, для которой не нужно создавать широкомасштабную сеть заправочных станций. Так что проведение эксперимента обойдется здесь дешевле, чем в другом регионе.
Как говорит исландский профессор-химик Браге Арнасон, инициатор этого проекта, Исландия таким образом превратится в «Кувейт Севера».
Проектом, как сказано, также весьма активно интересуется и Европейский союз, уже выделивший 3 млн. евро на его автобусную фазу. Кроме того, аналогичные автобусы намечено ввести в эксплуатацию в Великобритании, в Германии, Испании и некоторых других странах Европы.
Водородный проект пробудил у исландцев гордость. Ведь именно в их стране впервые в мире будет осуществлен полный переход транспорта на новое топливо. Здесь же будут отрабатывать все тонкости тех или иных технических конструкций.
Главным препятствием пока остается дороговизна. Даже по самым оптимальным подсчетам, водород получается вдвое дороже нефти. Правда, при этом обеспечивается вдвое больший пробег на единицу объема. Тем не менее, осуществление проекта уже началось. Летом нынешнего года рассматривались также все тонкости, связанные с производством и хранением водорода на заправочных станциях. Ведь не стоит забывать, что водород способен воспламеняться легче, чем бензин.
Станислав СЛАВИН
Охотники за черепами обнаружили новых предков человека
Два древних черепа, которые недавно были обнаружены исследователями — один в Африке, а другой — в Европе, неподалеку от столицы Грузии — Тбилиси, грозят окончательно подорвать устои антропологии. И палеонтологам, видимо, придется пересмотреть свои представления о человеческой генеалогии и о первом великом переселении из Африки первобытных предков современного человека.
Каждые 10–20 лет очередные палеонтологические находки вступают в противоречия с устоявшимися представлениями. И всякий раз кажется, что найдено то самое, едва ли не единственное недостающее звено в цепочке теории происхождения человека, которое позволит навести полную ясность.
Однако иной раз откапываемые останки столь загадочны, что исследователи даже не могут определить, к какой именно ветви человекообразных они принадлежат.
«И с каждым таким открытием древо рода человеческого, поначалу казавшееся прямым, как сосна, меняет свои очертания, получая все новые ответвления, уводящие научные теории то в одну сторону, то в другую, — говорит доктор Вуд из университета Джорджа Вашингтона. — А ведь когда я поступал на медицинский факультет в 1963 году, теория эволюции выглядела, как прямая лестница — ступеньки последовательно вели от обезьяны к человеку».
Тем не менее, у исследователей давно вызывало недоумение, почему «хомо сапиенс» оказался единственным представителем гуманоидной группы. Почему ближайший к нам неандерталец почил в бозе еще 30 000 лет назад?
Охотники за черепами и прочими окаменелыми останками древних людей пытаются ответить на этот вопрос и продолжают поиски, время от времени им удается найти того или иного представителя человекообразных. отражающих эволюционное многообразие, вероятно, вызываемое меняющимися условиями существования на планете. Да и не все они могли быть прямыми нашими предками.
«Словом, древо рода человеческого теперь больше всего похоже на густой куст со спутанными и скрученными ветвями», — говорит доктор Вуд.
И это подтверждают, по мнению многих исследователей, новые находки.
Тумай — в переводе означает «надежда жизни», сочетает черты современного и примитивного человека.
Африканский череп был обнаружен в пустыне Республики Чад палеонтологами во главе с французским ученым Мишелем Брюне из университета Пуатье, сообщает журнал «Нейчур». Судя по строению, череп сочетает черты обезьяны и гуманоида. Этот не встречавший доселе эволюционный тип назван «сахелонтропусом ткаденсисом». Правда, его чаще называют «тумаи», что на местном африканском наречии означает «надежда жизни».
Исследовательская группа полагает, что окаменелость, состоящая из двух фрагментов нижней челюсти с несколькими зубами, обещает раскрыть еще более раннюю главу истории эволюции человека. «Возраст, структура черепа и место находки — все это стало сюрпризом, — пишут Мишель Брюне и его коллеги. — Его обладатель, возможно, стоял поблизости от того судьбоносного перепутья, на котором разошлись дороги шимпанзе и «хомо сапиенса».
Нынешней находке 7,5 млн. лет. То есть она почти на миллион лет старше всех доселе известных предшественников «хомо сапиенс».
Следующим по возрасту — он жил 6 млн. лет тому назад — является «орорин тугененсис». Его останки были найдены два года назад в Кении. Однако эту находку все еще признают далеко не все ученые.
Третьим в этой иерархии является «ардепидукус рамигос», который жил 4,5–5,5 млн. лет тому назад на территории современной Эфиопии.
Впрочем, некоторые ученые полагают, что рано делать определенные выводы. Палеонтолог Эрик Белсон, например, считает, что останки «тумаи» не дают пока достаточно материала для научных заключений.
Кроме того, череп был найден вне протоптанных палеонтологических троп. До сих пор чуть ли не все останки первобытного человека находили в Восточной Африке, прежде всего в Эфиопии, Кении и Танзании, или в Южной Африке. А древнейшие останки, обнаруженные в Центральной Африке, заставляют расширить район палеонтологических поисков, считает биоантрополог из Гарвардского университета, профессор Даниэль Либерман. «Так что найденный в Африке череп прачеловека можно считать одной из величайших находок за последние 100 лет», — говорит он.
Второй череп куда моложе — его возраст оценивают в 1,75 млн. лет. Однако эта находка может ответить на вопрос, кто был первым предшественником человека, который когда-то покинул Африку, пишет журнал «Сайнс». Череп был найден в известном со времен Средневековья городке Дманиси, расположенном в часе езды от Тбилиси.
Два года назад ученые сообщили, что нашли в тех же местах два черепа первобытных людей. Но найденный теперь череп значительно отличается от них и представляет огромный научный интерес.
Руководитель археологической экспедиции профессор Давид Лордкипанидзе считает, что череп принадлежал женщине невысокого роста, хрупкого телосложения, с объемом мозга 600 куб. см (у современного человека мозг в два раза больше).
Ученые давно предполагали, что первым прачеловеком, покинувшим Африку, был «хомо эректус» — существо с крупным мозгом и фигурой, близкой к фигуре современного человека. Его потомки, как принято считать, развились в «хомо сапиенса», начав с использования палки и камня в качестве подсобных инструментов.
Первые два черепа из Дманиси подтвердили одну часть этой гипотезы. Они удивительно схожи с африканским вариантом «хомо эректус», иногда называемого «хомо эргастуром».
Однако вопрос о миграции оказался куда более запутанным с открытием третьего черепа. «Скорее всего этот череп принадлежит «хомо габилесу» — небольшого роста первобытному существу с длинными, как у человекообразной обезьяны, руками, — полагает профессор Лордкипанидзе. — Такие «хомо габилесы» были распространены в Африке до появления «хомо эректуса».
Ученые, исследующие предысторию человека, с нетерпением ожидают новых находок в Дманиси и Чаде. Они надеются, что новые факты позволят все же распутать некоторые густо переплетенные ветви древа человеческой эволюции. И станет наконец-таки понятно, кто же истинный предшественник «хомо сапиенса».
Станислав СЛАВИН