Мозг на 20 ваттах против ChatGPT. Как сверхпроводящие чипы нового поколения спасут мир от энергетического коллапса

Исследователи из Ильменауского технического университета в Германии разрабатывают сверхпроводящие микрочипы нового поколения, которые имитируют работу человеческого мозга. Технология обещает вдвое сократить энергопотребление дата-центров при сохранении той же вычислительной мощности.

Проект под названием neuroNODE стартует 1 января. Его цель — создать электронные компоненты, которые обрабатывают информацию короткими электрическими импульсами, подобно тому как сигналы передаются по нервным путям человека. В отличие от современных кремниевых чипов, постоянно потребляющих ток даже в режиме простоя, новые схемы будут расходовать энергию только в момент обработки сигнала.

«Когда наша технология начнёт применяться в дата-центрах и будет постепенно совершенствоваться, по моим оценкам, мы сможем тратить вдвое меньше энергии при той же вычислительной мощности», — говорит руководитель проекта доктор Ханнес Тёпфер.

Актуальность разработки сложно переоценить. Глобальный трафик данных стремительно растёт из-за смартфонов, облачных сервисов, стриминговых платформ и искусственного интеллекта. Одно лишь обучение модели ChatGPT-4 потребовало около 50 миллионов киловатт-часов — этого хватило бы для электроснабжения более 10 тысяч домохозяйств на целый год. По данным Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, к 2028 году более половины электроэнергии, потребляемой дата-центрами, будет уходить исключительно на нужды ИИ.

Идея сверхпроводящих схем, использующих квантовые эффекты для передачи данных сверхкороткими импульсами, восходит ещё к 1950-м годам и работам венгерско-американского математика Джона фон Неймана. Однако именно сейчас она становится по-настоящему востребованной. Для сравнения: человеческий мозг потребляет всего около 20 ватт, выполняя сложнейшие когнитивные задачи, с которыми до сих пор не справляются самые мощные компьютеры.

У технологии есть и ещё одно важное применение. По словам Тёпфера, когда квантовые компьютеры станут полноценно работать, разработанные в Ильменау компоненты понадобятся для соединения большого числа элементов без помех. «Если их не будет, контролировать необходимое количество кубитов окажется невозможно. Поэтому они имеют экзистенциальное значение для квантовых компьютеров», — подчёркивает учёный.

Американские технологические планировщики прогнозируют, что оптические сверхпроводящие электронные модули станут неизбежной частью вычислительной инфраструктуры примерно с 2035 года.