Các kỹ sư tại một số công ty công nghệ lớn nhất thế giới đang phải đối mặt với một vấn đề: các siêu máy tính đang trở nên mạnh mẽ đến nỗi chúng có thể vượt qua khả năng cung cấp năng lượng của chúng ta. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu của hãng máy tính IBM đang vận dụng cơ chế hoạt động của một cỗ máy đã có từ hàng ngàn năm: bộ não con người.

>>> Siêu máy tính của IBM mới lập kỷ lục mới

Cấu trúc não bộ chúng ta dày đặc gấp hàng ngàn lần và hiệu quả hơn so với bất kỳ máy tính nào ngày nay, bởi vì nó sử dụng cùng một mạng lưới các mạch máu để đồng thời vận chuyển nhiệt và năng lượng – theo Bruno Michel, một chuyên gia về khoa học vật liệu thuộc Bộ phận nghiên cứu của IBM.

Công nghệ mới của IBM – được gọi là “máu điện tử” – có lẽ phải mất hàng chục năm mới được áp dụng rộng rãi, song các nhà nghiên cứu đã chứng minh nó hoạt động hiệu quả trong phòng thí nghiệm. Cụ thể là một chất lỏng mang theo dòng điện được truyền vào bộ vi xử lý của máy tính để làm nguội đồng thời nạp điện để cung cấp năng lượng cần thiết cho chúng hoạt động.

Theo các chuyên gia, các siêu máy tính hiện nay có kích thước quá to, một phần là vì sức nóng rất lớn mà chúng tạo ra, điều này có nghĩa các con chip không được phép đặt quá gần nhau vì rất dễ hư hỏng. Nhưng nếu được trang bị hệ thống làm mát và cung cấp điện năng dạng chất lỏng, chúng có thể được xếp chồng lên nhau theo không gian 3 chiều (tức xếp chồng ở trên-dưới, trước-sau và cả hai bên), một kỹ thuật cho phép thu nhỏ đáng kể kích thước của máy tính.

Hiện tại, một siêu máy tính “petaflop” – có khả năng thực hiện một triệu tỉ phép tính mỗi giây – chiếm diện tích khoảng một nửa sân bóng đá. Nhưng nếu sử dụng chip xếp chồng lên nhau dạng 3D như nói trên và kết hợp với “máu điện tử”, IBM cho rằng kích cỡ của nó có thể giảm xuống bằng một máy tính để bàn. “Những gì chúng tôi muốn làm là tạo ra các siêu máy tính làm mát bằng nước của tương lai có kích thước của một viên đường” – Chris Sciacca, phát ngôn viên Bộ phận nghiên cứu của IBM, nói thêm.

Hiện nay, gần một nửa năng lượng mà các siêu máy tính tiêu thụ được dùng vào việc làm mát toàn bộ hệ thống, bằng quạt và các phương pháp khác. Chỉ tính riêng tại Mỹ, các trung tâm dữ liệu hiện chiếm hơn 2% lượng điện tiêu thụ của nước này – theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Villanova. Như vậy, nếu ngành công nghiệp “điện toán đám mây” toàn cầu được coi là một quốc gia, nó sẽ là “nước tiêu thụ năng lượng lớn thứ 5 trên thế giới”, ông Ed Turkel thuộc bộ phận kinh doanh Hyperscale của hãng máy tính HP, cho biết

Trong vòng chưa đầy 20 năm, các nhà nghiên cứu dự đoán rằng các siêu máy tính nhanh nhất thế giới về mặt lý thuyết sẽ có thể thực hiện một nghìn tỉ tỉ phép tính mỗi giây, nhanh gấp 300.000 lần so với các hệ thống hiện hành. Vấn đề lớn đặt ra là nếu sử dụng công nghệ hiện hành, IBM cho biết một máy tính sẽ tiêu thụ điện năng nhiều hơn tổng lượng điện mà thế giới có thể sản xuất ra. Do đó, chuyên gia Michel của IBM khẳng định “chúng ta cần phải làm cho các siêu máy tính sử dụng năng lượng hiệu quả gấp 10.000 lần hiện nay”. Đó là mục tiêu hướng tới khi họ phát triển “máu điện tử”.