Rechenbolide im Taschenformat: Über die Zukunft der Supercomputer

Ein Supercomputer braucht in der Regel viel Platz. Die installierten Cluster sind Telefonzellen-groß und nehmen im Ganzen noch immer 400 Quadratmeter Platz und mehr ein. Ein aktueller, speziell für das iPad 2 konzipierter so genannter Linpack-Test zeigt auf, wohin die Reise in Sachen Supercomputing geht. Vielleicht ist bald jeder Bürger unserer Welt ein stolzer Besitzer eines Rechenboliden – natürlich im Taschenformat.

Der Begriff Technik ist im Supercomputing dem Zeitintervall von zwei bis vier Jahren untergeordnet. Denn spätestens nach vier Jahren gehört ein Supercomputer zum alten Eisen. Meist wird der technische Super-Opa mit neuen Komponenten ausgestattet, um weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben. Eigentlich ist es wie im richtigen Leben. Wenn ältere Menschen nicht mehr richtig laufen, erhalten sie gerne mal ein neues Gelenk oder gleich eine neue Hüfte. Das Ergebnis auf beiden Seiten: Computer und Mensch werden nach dem Eingriff merklich schneller funktionieren.

iPad 2 schafft die 1,6 Gigaflop

Doch der Mensch verändert sich, im Gegensatz zum Computer im Schneckentempo. Das zeigt mal wieder ein aktueller Linpack-Test an Apples iPad 2. Der Wissenschaftler Jack Dongarra erfasst nicht nur jedes halbe Jahr die schnellsten Rechner der Welt (Top 500), das Urgestein in Sachen Tera- und Petaflops hat mit einer Arbeitsgruppe das Tablet gegen Superrechner antreten lassen.

Der Versuch beweist, dass das iPad 2 eine Vierkern-Prozessor-Variante des Cray 2 aus dem Jahr 1985 in den Schatten stellt. Mehr noch, die zweite Generation der Flunder hätte bis 1994 in der Liste überlebt – das wären satte neun Jahre ohne jegliches Aufrüsten. Im Test schaffte der Dual Core A5-Prozessor eine geschätzte Leistung von zirka 1,65 Gigaflops. Das entspricht ungefähr 1,6 Milliarden Fließkommarechnungen pro Sekunde.

Zusätzlich fanden die Wissenschaftler heraus, dass die zweite Generation zehnmal schneller ist, als das iPad 1. Das Besondere dabei ist, dass das iPad 2 gerade einmal 8,8 Millimeter schmal ist und nur 600 Gramm wiegt. Der Cray 2 (Foto unten aus dem Nixdorfmuseum, Quelle: Wikipedia) dagegen nimmt einen ganzen Raum ein. Natürlich liegen dazwischen über 20 Jahre Entwicklung – doch technische Vergleiche machen nun mal Spaß.


Der Cray 2 in rot, Nixdorfmuseum, 2004, Bild: Wikipedia.

Der Cray 2 in rot, Nixdorfmuseum, 2004, Bild: Wikipedia.


Zukunftsmusik: Das Quantencomputing

Ich fragte mich also, ob die die Tablets der kommenden Genration die nächsten Superrechner sein werden? Nein. Die Leistungen der heutigen Prozessoren sind natürlich enorm und werden auch in Zukunft das ein oder andere Highlight hervorzaubern. Riesen-Rechenmaschinen sind heutzutage tausendfach schneller als jeder herkömmliche, im Handel, erhältlicher Rechner.

Doch das Supercomputing hat bereits eine neue Form angenommen. Wissenschaftler sind dabei mit Hilfe der Quantenphysik und anatomischen Abläufen Rechner zu bauen, die auch ein iPad der Hundertsten Generation blass aussehen lassen. Selbst aktuelle Superrechner würden als Taschenrechner auf das Abstellgleis geschickt werden. Die Rede ist vom so genannten Quanten-Computer: Eine noch theoretische Rechenmaschine mit unglaublichen Fähigkeiten.


Noch lange keine Geschichte: Rechnerhallen wie die in Jülich - Supercomputer IBM JUMP

Noch lange keine Geschichte: Rechnerhallen wie die in Jülich - Supercomputer IBM JUMP


In der Praxis rechnet ein Quanten-Computer zwar auch mit einem Bit als kleinste Einheit, doch sind die Möglichkeiten in der Folge ganz andere. Während das klassische Byte, die nächstgrößere Einheit, 256 verschiedene Werte annehmen kann, verfügen Quantenbytes schon über 65.535 zum Großteil unabhängige Elemente.

Die dadurch entstehende, aber noch “theoretisch” vorliegende Rechenleistung beschreiben Wissenschaftler so: Ein Quantenrechner bräuchte für eine komplexe Rechnung einige Minuten – herkömmliche Rechner brauchten für die selbige Berechnung eine Rechenzeit von der Lebenszeit des Weltalls.

Da der Quantenrechner zurzeit nur theoretisch rechnen kann, wage ich einen Blick in die Zukunft. Ich packe also das Tablet und alles Mögliche in den temporären Speicher und lasse mich ins Wasser fallen. Denn neben dem Quanten-Computer reiht sich auch die Anatomie des Menschen in die Computerforschung ein. Hier forscht man schon lange an der Möglichkeit, synthetische Erbgut-Schnipsel als Software zu nutzen. Enzyme, die DNA lesen, spalten und zusammenfügen stellen die Hardware.

Superrechner im Wassertropfen

Tatsächlich lassen sich über diese Zusammenstellung Operationen rechnen, die ein Zeitaufkommen von 45 Sekunden benötigen. Um diese Berechnungen wieder lukrativ zu machen, behelfen sich die Forscher eines anscheinend einfachen, dazu unglaublichen Tricks: Sie packen einfach diese Molekular-Rechner in einen Wassertropfen und da sie parallel arbeiten, schaffen sie theoretisch 66 Milliarden Operationen pro Tropfen – auch weil rund drei Billionen der Rechner in einem solchen Wasser-Balg Platz finden.

Man darf also gespannt sein, was sich die Quanten- und DNA-Forscher noch so alles einfallen lassen. Auf jeden Fall ist noch keine Vorsicht beim Trinken von Wasser geboten: So sollen die kleinen Rechner weiterhin Forschungssache bleiben und nur in Forschungslaboren vor sich hin plätschern.

Die Entwicklung der Prozessoren zeigt, dass Tablets die neuen Boliden im Taschenformat werden. Einen Superrechner werden sie allerdings nie ersetzen. Außer der Anwender möchte ein Tablet, so groß wie ein Fußballfeld besitzen. Aber die Forschung im Consumer-Bereich wird auch einen Zugang in die Wissenschaft erhalten, das zeigt der Test mit dem iPad eindrucksvoll – aber vielleicht sollten die Macher dann darauf achten, dass das Gerät wasserdicht ist.

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