Fujitsu super computer quantum computer FPGA

Fujitsu e l’Università di Toronto hanno da poco creato una nuova architettura del calcolatore che è 10000 volte più veloce dell’architettura tradizionale, ed offre benefici addirittura migliori di quelli offerti dai computer quantistici, in molti casi.

Fujitsu non è nuova nel campo del super-computing, e dopo aver superato nel 2011 il limite dei 10 petaflops con il suo K Computer, sorprende ancora.

Chip FPGA

L’architettura ideata da Fujitsu è realizzata su alcuni circuiti ottimizzabili basati sulla tecnologia FPGA, che è in sostanza un chip Gateway Array ri-programmabile:
Un Gateway Array è una sequenza di più operatori logici in parallelo. Normalmente, una volta stampato il circuito, questa sequenza è stabilita: se abbiamo un insieme di porte And, rimarranno per sempre porte And. In un FPGA queste porte logiche in parallelo possono essere riprogrammate, in questo modo si può modificare la funzione del chip.

FPGA in super fast computer

La differenza con un chip normale è evidente:
un processore ha sempre lo stesso circuito hardware, e modificando le istruzioni software, si ottengono risultati diversi.
Un circuito FPGA può diventare un qualsiasi (con alcuni ragionevoli limiti) altro circuito hardware. Ogni volta che viene accesa la scheda in cui è montato, può acquisire una funzione diversa.

Questi circuiti, oltre ad essere davvero potentissimi, sono anche molto economici, in quanto vengono stampati uguali identici, e poi possono venire riprogrammati per essere qualsiasi altro circuito. In pratica, vengono prodotte come scatole vuote, e poi sarà l’acquirente a farle diventare funzionanti.

I risultati di Fujitsu

Nel computer progettato da Fujitsu, questi circuiti sono presenti in grandissime quantità e parallelizzati. Il risultato è un super-computer che oltre ad essere migliaia di volte più veloce di un normale computer, è anche perfetto per alcune tipologie di problemi che erano destinate a diventare le predilette dei computer quantistici, ad esempio i problemi di ottimizzazione combinatoria: trovare la situazione ottimale in un largo insieme di possibili situazioni.

Questi problemi sono molto diffusi nel mondo reale: ad esempio trovare la strada migliore tra tutte le possibili, la combinazione più redditizia dei fattori produttivi di un’azienda, ecc..
Problemi come questi richiedono molta potenza computazionale in quanto richiedono di calcolare tantissime combinazioni diverse di situazioni. Un processo simile, può però essere ottimizzato tantissimo eseguendolo in parallelo: ogni combinazione può essere calcolata a parte, e poi le varie combinazioni vengono confrontate.
E come abbiamo detto due caratteristiche dei circuiti FPGA, oltre alla riprogrammabilità, sono la parallelizzazione e il basso costo, ciò rende economico e semplice ottenere un processore costituito da tantissimi chip FPGA in parallelo.

Meglio dei computer quantistici?

Un computer quantistico può risolvere problemi di questo tipo in un tempo assurdamente breve. In confronto, anche il nuovo computer di Fujitsu sarebbe molto lento. Ma c’è un problema: un computer quantistico può risolvere solo una piccola parte di questi problemi, in quanto la struttura hardware deve essere diversa e ottimizzata in base al tipo di problemi, e un computer quantistico ha una sola e costosissima struttura hardware, non modificabile.

In questo senso, il super-computer di Fujitsu è più adatto a risolvere questa tipologia di problemi, in quanto li risolverà comunque in tempi ragionevoli, ed è adattabile e riprogrammabile ogni volta per risolvere un problema diverso, senza dover essere ricostruito. Computer quantistici futuro programmare

Il prototipo e il futuro

Fujitsu ha prototipato questo computer per poter lavorare con soli 1024 bits, e effettivamente nei test è stato 10000 volte più veloce di un computer tradizionale nei problemi di ottimizzazione combinatoria.

Per problemi dal mondo reale non bastano 1024 bits, ma Fujitsu ha annunciato che entro il 2018 avrà prototipato un altro super-computer che sarà in grado di risolvere problemi dal mondo reale che richiedono da centomila a un milione di bits.

Non è detto che il singolo utente potrà trarre vantaggi direttamente da questa tecnologia, ovviamente non verranno (per ora) realizzati super-computer personali di questo tipo.
Ciò che è sicuro è che a breve nel mondo sarà presente una nuova potenza computazionale, che potrà essere disponibile per grandi aziende e per risolvere grandi problemi.

1 COMMENTO

  1. I computer quantistici riprogrammabili comunque sono già stati costruiti. Un esempio è il prototipo della University of Maryland, a 7 qubit.

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