Τα data centers αποτελούν την “ατμομηχανή” του 21ου αιώνα, καθώς επεξεργάζονται τεράστιο όγκο δεδομένων, δίνοντας ώθηση στην παγκόσμια οικονομία. Η πρόοδος αυτή, βέβαια, έχει κάποιο κόστος: Μέσα στο 2015, τα data centers κατανάλωναν περισσότερη ενέργεια από ότι ολόκληρη η Μ. Βρετανία! Πρόκειται μάλιστα για ένα νούμερο που αναμένεται να τριπλασιαστεί ως το 2020. Υπολογίζεται πως το 40% της ηλεκτρικής ενέργειας καταναλώνεται για τη μετακίνηση πληροφοριών εντός των data centers. Υπάρχει όμως εναλλακτική;
Στα HPE Labs, μια ομάδα ερευνητών βρίσκεται κοντά σε μια λύση. Κατά τα τελευταία δύο χρόνια έχουν αναπτύξει έναν τρόπο επαναπροσδιορισμού των μηχανημάτων που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή ημιαγωγών για την κατασκευή δεσμών fast lasers -το καθένα περίπου το ένα δέκατο του μεγέθους μιας ανθρώπινης τρίχας- και εξαρτημάτων που είναι απαραίτητα για να μπορούν να μεταδώσουν δεδομένα.
Πρόκειται για μια σημαντική ανακάλυψη, η οποία προβλέπεται πως θα είναι οικονομικά αποδοτική για τους υπολογιστές, ώστε να αποστέλλουν πληροφορίες ακόμα και σε μικρές αποστάσεις με τη χρήση φωτονίων – μια τεχνική που μέχρι σήμερα έχει νόημα από οικονομικής άποψης για τις μεταδόσεις που καλύπτουν αρκετά χιλιόμετρα ή και περισσότερο.
Η ευρεία υιοθέτηση αυτής της νέας προσέγγισης θα μπορούσε να βοηθήσει στη σταθεροποίηση της κατανάλωσης ενέργειας στα data centers, επιτρέποντας στον τεχνολογικό τομέα να συνεχίσει να αναπτύσσεται χωρίς τούτο να επιφέρει μια ανεξέλεγκτη ενεργειακή κρίση.
Αν και η αρχική εκτίμηση των ερευνητών περιοριζόταν στο να δημιουργήσουν το software που θα προέβλεπε και θα διαχειριζόταν την ενεργειακή κατανάλωση των data centers, σταδιακά άλλαξαν προσανατολισμό, όσον αφορά την ίδια την αρχιτεκτονική του υπολογιστή και των βασικών εξαρτημάτων του. Αυτό οδήγησε σε μια ευρεία και φιλόδοξη προσπάθεια για την οικοδόμηση του “The Machine“, ενός νέου είδους υπολογιστή που συνδυάζει φωτονική μετάδοση με δύο άλλες ενεργειακά αποδοτικές καινοτομίες:
– Μη πτητική μνήμη που συγκρατεί την πληροφορία (ακόμη και όταν δεν καταναλώνει ενέργεια) και
– Systems-on-a-chip που ενσωματώνουν σε μία ενιαία μονάδα, επεξεργαστή, μνήμη και ό,τι άλλο απαιτείται για ένα σύστημα, επιταχύνοντας σημαντικά την επεξεργασία των δεδομένων, και καταναλώνοντας την ελάχιστη δυνατή ενέργεια.
Σύμφωνα με τους ερευνητές των HPE Labs, μέχρι τώρα, η ιστορία του computing ταυτιζόταν με τις επιδόσεις και ελάχιστη προσοχή δινόταν στην κατανάλωση ενέργειας. Πλέον, αυτό έχει αλλάξει και η χρήση των φωτονίων ίσως προσφέρει την απαραίτητη ισορροπία. Στέλνοντας φωτόνια μέσω ενός καλωδίου οπτικών ινών θα μπορούσε να αυξηθεί η απόδοση των δεδομένων έως και 10x, ενώ ταυτόχρονα απαιτείται κατά πολύ λιγότερη ενέργεια από ό, τι με την παραδοσιακή μετάδοση σύρματος χαλκού.
Κατά τη διάρκεια του περασμένου έτους, οι ερευνητές της ομάδας σχεδίασαν έναν τρόπο για να συγκεντρώσουν χιλιάδες superfast lasers, μειώνοντας δυνητικά το κόστος των φωτονικών πομποδεκτών 10 φορές. Αυτή η διαδικασία είναι ένα τεράστιο βήμα προς τη φθηνή μαζική παραγωγή οπτικών ινών.
Τα laser αποστέλλουν δεδομένα μέσω παλμών. Αυτή τη στιγμή, τα laser των HPE Labs πάλλονται αρκετά γρήγορα για να μεταδώσουν περίπου 32 Gigabits ανά δευτερόλεπτο, μέγεθος παραπάνω από επαρκές για να ικανοποιήσει τις πιο απαιτητικές εφαρμογές data centers εντός της επόμενης δεκαετίας. Η ομάδα των Labs έχει περάσει τα τελευταία χρόνια σχεδιάζοντας ένα optical engine επόμενης γενιάς, το οποίο είναι σε θέση να αποστέλλει 100 Gigabits δεδομένων ανά δευτερόλεπτο, χρησιμοποιώντας όμως περίπου την ίδια ενέργεια όπως και πριν!