Зачем нужен компьютер размером с Юпитер?

В 1965 году один из основателей Intel Гордон Мур, глядя на то, как быстро развивается технология производства интегральных микросхем, предположил, что вычислительная мощность за короткий срок увеличивается экспоненциально. Даже бюджетные смартфоны уже в миллионы раз мощнее, чем компьютер, который NASA использовало для расчетов во время миссии «Аполлона-11». Но что наши далекие потомки смогут просчитать, если построят суперкомпьютер размером с планету?

Суперобъект

Концепция мозга-Юпитера была предложена в 1991 году. Разумеется, построить цельную оболочку размером с газовый гигант не получится. Однако это может быть структура в виде решетки — и тогда ее суммарная масса окажется сравнима с весом небольшой планеты. Конструкция мозга-Юпитера будет оптимизирована для наибольшей скорости прохождения сигнала, а следовательно, максимальной производительности.

Футуролог Андерс Сандберг в эссе «Физика обработки информации: Суперобъекты: повседневная жизнь среди мозгов-Юпитеров» (pdf) разбирается, с каким сложностями столкнется цивилизация, которая решит создать подобную мегаструктуру.

Строители мозга-Юпитера столкнутся с теми же ограничивающими факторами, что и конструкторы современных компьютеров.

1. Детали компьютера имеют конечный размер, причем есть как нижний лимит, так и верхний.

2. Скорость обработки информации зависит от скорости, с которой электрический сигнал сможет проходить через материал суперкомпьютера.

3. Обмен данными происходит со скоростью света. Соответственно, связь между элементами огромной структуры будет происходить с задержкой.

4. Такую структуру будет сложно снабжать энергией. И так же сложно будет отводить тепло, выделяющееся в процессе работы компьютера.

Юпитер по имени «Зевс»

Сандберг описывает, как гипотетическая цивилизация могла бы построить мозг-Юпитер под названием «Зевс». Созданная из наноалмазов — углеродных наноструктур — сфера диаметром 18 тысяч километров будет весить в 1,8 раза тяжелее Земли. Строить ее будет рой самовоспроизводящихся нанороботов. Углерод для постройки найдется в ядрах газовых гигантов или звезд. В конце концов, можно разобрать на вещество какую-нибудь ненужную планету.

«Зевс» является сетью узлов. Каждый узел независимо от других будет либо обрабатывать, либо хранить информацию (либо делать и то, и другое). «Общаться» между собой узлы будут с помощью волноводов.

Вокруг «Зевса» необходимо создать экран, который защитит мегакомпьютер от космического излучения, могущего вызвать помехи и постепенную деградацию структуры. Также на этот экран установят радиаторы, которые отведут от мозга-Юпитера лишнее тепло.

Принципиальное отличие «Зевса» от сферы Дайсона — это способ питания. Сандберг полагает, что энергию мозг-Юпитер будет получать не от звезды, а от системы ядерных или термоядерных реакторов.

Альтернатива — матрешка

Альтернативу мозгу-Юпитеру предложил в антологии «Миллионный год: Наука на дальнем рубеже знаний» Роберт Брэдбери. Если концепция мозга-Юпитера оптимизирована для более высокой скорости вычислений, то мозг-матрешка — на максимальном потреблении энергии от звезды. При этом скорость передачи сигнала между компьютерами, находящимися на разных слоях, может быть сравнительно невелика.

Вероятно, по предыдущей фразе уже понятно, что мозг-матрешка — это звездная машина, то есть такая структура, которая потребляет энергию от целой звезды. Роберт Брэдбери приложил концепцию сферы Дайсона к области вычислительной техники. Идея в том, чтобы использовать как минимум две (а лучше больше) сферы Дайсона, вложенные одна в другую. Каждая из оболочек состоит из компьютеров наноразмера, часть энергии потребляется ими, а часть — излучается вовне. Соответственно, вычислительные машины каждой из оболочек будут работать при различных температурах — чем дальше от звезды, тем холоднее.

Разумеется, мозг-матрешка обладает теми же недостатками, что и сфера Дайсона. Первый и самый главный — скорее всего, такую конструкцию невозможно построить. И дело не в развитии технологий, а в физике: такая монолитная мегаструктура просто физически не может быть стабильной. Тем более вблизи массивного тела, которое будет оказывать дополнительное влияние своей гравитацией.

Главный вопрос всего такого

Для чего развитой цивилизации понадобятся такие вычислительные мощности? Неужели есть проблемы, которые невозможно просчитать традиционными компьютерами?

В «Автостопом по галактике» Дугласа Адамса суперкомпьютер (правда, не размером с Юпитер, но тоже очень мощный) использовался для ответа на самый главный вопрос Вселенной, смысла жизни и всего такого. В «Матрице» мощная вычислительная машина генерировала виртуальные реальности.

Вычислительную мощность человеческого мозга подсчитать невозможно, но есть предположение, что она достигает 1 экзафлопса — миллиарда миллиардов операций в секунду, или 10¹⁸. Мозг-Юпитер будет превосходить ее на порядки. Значит ли это, что мы даже примерно не можем предположить, для чего пригодится такой компьютер?

Сандберг полагает, что да. Скорее всего подобные структуры будут строить пост-человеческие (или «пост-инопланетные») существа, создавшие идеальное общество, единственное занятие в котором — интеллектуально развиваться в разных направлениях. Так что, по мнению автора, мы вряд ли можем предсказать, для каких целей понадобятся такие структуры. В силу того, что наш образ мыслей слишком далек от возможных рассуждений столь развитых существ.

Может быть, мозг-Юпитер сможет просчитать поведение всех элементарных частиц во Вселенной, доказать, что все детерминировано, и предсказать, что случится со всем сущим до самого конца нашего мира. Или рассчитать, сколько во Вселенной обитаемых планет, какие формы жизни их населяют и где их искать.

Возможно, подобные мозги смогут создать для развитой цивилизации виртуальную реальность, в которую живые существа перенесут свои сознания. В таком случае огромный мозг смоделирует целую альтернативную вселенную, и высокоразвитая цивилизация в буквальном смысле сыграет в бога, создав новый мир.

Или, может быть, уже создала?