Компьютер, который никогда не “виснет”
Порядок появляется из хаоса. Компьютер, подражающий хаотичности многих естественных процессов, способен мгновенно восстановиться после системных сбоев, сообщает New Scientist. Так называемый «системный» компьютер, способный восстанавливаться собственными силами, стоит в Университетском колледже Лондона. Его главная задача – поддерживать в рабочем состоянии системы для решения критически важных задач. Например, он может помочь беспилотникам перепрограммироваться для устранения полученных повреждений, или способствует созданию более реалистических моделей человеческого мозга.
Обычные компьютеры плохо справляются с моделированием естественных процессов (работа нейронов или организация пчелиного роя, например) – а все потому, что они тащатся медленным шагом, выполняя одну команду за другой. «Природа устроена по-другому. Природные процессы распределены, децентрализованы и вероятностны. А также устойчивы к сбоям, и способны “исцелиться сами”. Компьютер должен обладать такими же способностями», - рассказывает специалист по компьютерным технологиям УКЛ Питер Бентли (Peter Bentley).
Современные компьютеры монотонно исполняют набор команд: одна из них берется из памяти и выполняется, потом результат произведенных вычислений также запихивается в память. Потом процесс повторяется – и всё это под контролем секвенциального таймера, так называемого счетчика команд. Этот метод отлично подходит для решения числовых задач большого объема, к работе с совмещением операций он слабо пригоден. «Даже если вам кажется, что все программы на вашем компьютере работают одновременно, это не так: машина быстро-быстро переключается от одной программы к другой», - рассказывает Бентли.
Вместе с коллегой по УКЛ Кристосом Сакеллариу (Christos Sakellariou) Бентли создал компьютер, где данные идут сразу вместе с инструкциями о том, что с ними делать. Например, данные по температуре за окном соединяются с программой действий в случае жары. Далее компьютер распределяет результаты по банкам цифровых объектов под названием «системы».
Каждая из систем обладает памятью, содержащей контекстно-зависимую информацию. Это означает, что она будет взаимодействовать только с аналогичными системами. Счетчик команд не используется, системы приводятся в исполнение по расписанию, созданному генератором псевдослучайных чисел: всё это подражает иррегулярности естественных процессов. Все системы выполняют свои команды одновременно, ни одна не получает приоритета. «Системы взаимодействуют одновременно и случайным образом. Результат вычисления – это итог всех этих взаимодействий», - говорит Бентли.
Кажется, что такой компьютер не может работать, однако он работает. В апреле, на сингапурской конференции по способным к эволюции системам, Бентли расскажет о том, что скорость работы «системного» компьютера превзошла его ожидания.
Принципиально важно, что системный компьютер хранит множество копий инструкций и команд, распределенных по всем его системам. Если одна система рушится, компьютер достает «чистую» копию из другой и чинит свой программный код. В отличие от обычных операционных систем, «виснущих» при невозможности получить доступ к одному-единственному биту информации, системный компьютер продолжает работать в обычном режиме – у каждый системы свой блок памяти.
Сейчас Бентли и Сакеллариу учат компьютер самостоятельно переписывать свой код в ответ на смену обстановки, с помощью машинного обучения.
«Это очень интересная разработка», - говорит Стив Фёрбер (Steve Furber), сотрудник Манчестерского университета, создающий мозгоподобный компьюетер из миллиарда нейронов (под названием Spinnaker). Более того, Фёрбер может помочь ученым из УКЛ: «Spinnaker может стать удачной программируемой платформой для моделирования проектов системных компьютеров большого масштаба».
Артём Космарский nauka21vek.ru