Chip 05/2022: Když meteorologické ústavy vytvářejí globální předpovědi počasí, zahrnují do nich obrovské množství různých údajů. Aby meteorologové zvládli zpracovat takové objemy dat, používají počítače s ohromným množstvím procesorů. Každý z těchto procesorů vyhodnocuje data z určité oblasti Země ve stejnou dobu, funguje tedy ve vysoce paralelním režimu.
Kromě aritmetických jednotek, které provádějí vlastní operace, potřebuje takový počítač také množství procesorů, které koordinují jejich práci. Zjednodušeně řečeno, přiřazují aritmetickým jednotkám úlohy a dílčí výsledky spojují do smysluplného celkového výsledku. V případě předpovědí počasí řídící procesory koordinují výpočty z jednotlivých regionů Země a regulují vzájemnou výměnu dat a výsledků. Nemá totiž smysl předpovídat chování oblasti vysokého tlaku, pokud se nezohlední vliv oblasti nízkého tlaku v její bezprostřední blízkosti.
Není však možné jen tak propojit libovolný počet procesorů a vyřešit tak libovolný počet složitých problémů. Čím více počítačů běží paralelně, tím větší výpočetní výkon je potřeba pro jejich koordinaci. Výkon potřebný ke kontrole se často zvyšuje exponenciální řadou. To znamená, že existuje jen několik málo aplikací, kde se paralelní výpočty vůbec vyplatí.
Důvody spočívají v samotné architektuře digitálního počítače. Ten je navržen tak, aby prováděl jeden výpočetní krok za druhým. Neustále rostoucí výpočetní výkon počítačů v posledních desetiletích zajistil, že digitální počítače mohou řešit stále složitější problémy. Protože však další vývoj digitálních počítačů stále častěji naráží na fyzikální a technické limity, jsou stále zajímavější jiné výzkumné přístupy k výpočetní technice, které usnadňují paralelní výpočty. Ve stínu vývoje kvantových počítačů, které se díky slibným výsledkům z výzkumu těší velké pozornosti, dosahují týmy prvních úspěchů také s přístupy z biologie.
Kompletní článek o současném stavu vývoje biologických počítačů a datových úložišť najdete v Chipu 5/2022.
5 foto
video
