Компьютерные кластеры в космосе

[tbisham]

Не помню где, но отчетливо помню дискуссию на тему преимуществ и недостатков размещения в будущем компьютерных кластеров на Луне или даже в открытом космосе. Другие говорят, что можно точно так же разместить в космосе тяжелую промышленность. Ну, допустим экономически это выгодно и инженеры решились на такое. Каким образом в космосе или на Луне будут отводить лишнее тепло? Есть ли варианты? 

[Rattus]

Нет. В отсутствии гидросферы или хотя бы плотной холодной атмосферы проблема теплоотведения подавляющего большинства технологических процессов (включая вычисления) решается гораздо сложнее и дороже. А такие условия есть всего на двух телах солнечной системы с твёрдой поверхностью: Земле и Титане.

[crimchik]

а в чём подвох ? я ещё понимаю, магнитные пластины со шпинделями на жестких дисках не будут работать . Но если компьютер без механических частей , разве он не сможет работать в вакууме при температурах около абсолютного нуля ?

[Rattus]

"Подвох" в том, что у вакуума НЕТ температуры по определению. И даже самые холодные места тел солнечной системы, находящиеся в вечной тени - типа дна полярных кратеров Луны имеют температуру порядка 25 К - что уже существенно выше, например, рабочих температур сущществующих квантовых вычислителей, охлаждаемых жидким гелием (Тепература кипения - 4,2 K).

[Ый]

а в чём подвох ? я ещё понимаю, магнитные пластины со шпинделями на жестких дисках не будут работать . Но если компьютер без механических частей , разве он не сможет работать в вакууме при температурах около абсолютного нуля ?

Работать будет, но куда девать тепло, выделяющееся при работе? Ведь только что писали, что тепло может отводить какой-то теплоноситель - либо вода, либо плотная атмосфера. А в вакууме что будет отводить тепло? Перегреется и сгорит.

[Maki]

В отсутствии гидросферы или хотя бы плотной холодной атмосферы проблема теплоотведения подавляющего большинства технологических процессов (включая вычисления) решается гораздо сложнее и дороже.

...что в совокупности с проблемами энергоснабжения, обслуживания, а также пинга (и это касается, в том числе,  Титана) ставит на идее окончательный крест.

[AlexAV]

разве он не сможет работать в вакууме при температурах около абсолютного нуля ?

Главная проблема - теплоотвод. В вакууме он возможен только излучением. При более-менее допустимой для полупроводниковой техники температуре, скажем 100 градусов, это позволяет отводить только 0.11 Вт/см2. Плотность тепловыделения на поверхности микросхем обычно значительно больше, причём обычные радиаторы (которые используют в компьютерах на Земле) тут не очень помогут. Поэтому для того чтобы схема могла работать в вакууме она должна быть оснащена специальной системой теплоотвода и радиаторами-излучателями достаточно большой площади, чтобы выделяемое на ней тепло можно было излучать в пространство.

[AlexAV]

Каким образом в космосе или на Луне будут отводить лишнее тепло? Есть ли варианты?

Вариант всего один - излучением, других просто не существует в природе. Строить огромные радиторы-излучатели, позволяющие рассеять нужное количество тепла. В невесомости в качестве их более облегченного варианта есть капельные радиаторы (в вакууме распыляется нелетучая жидкость, капли которой свободно летят некоторое расстояние в пространстве, охлаждаясь излучением, а далее захватываются коллектором), но на Луне работу такой системы организовать будет сложно, там, видимо, только обычные твердотельные радиаторы большой площади.

[mbrane]

а в чём подвох ? я ещё понимаю, магнитные пластины со шпинделями на жестких дисках не будут работать . Но если компьютер без механических частей , разве он не сможет работать в вакууме при температурах около абсолютного нуля ?

Работать будет, но куда девать тепло, выделяющееся при работе? Ведь только что писали, что тепло может отводить какой-то теплоноситель - либо вода, либо плотная атмосфера. А в вакууме что будет отводить тепло? Перегреется и сгорит.

давно это было ... посупад я в физмат... на экзамене было 5 задач...4 количественная , 5 качкственнная...я ее тогда путем исключения решил... а звыучала она  так - како охлаждаются космические корбали на околозесной орбите (замечу что в условии есть одна часть утрерждающая что космические корабли сущетвуют)...попробуйте  прийти и вы к  умозаключению - как же они существуют

[6th Book]

Quantum Zeno effect

Нет. В отсутствии гидросферы или хотя бы плотной холодной атмосферы проблема теплоотведения подавляющего большинства технологических процессов (включая вычисления) решается гораздо сложнее и дороже. А такие условия есть всего на двух телах солнечной системы с твёрдой поверхностью: Земле и Титане.

Конечно, Ваш коллега возможно опять будет недоволен, но не могу ещё раз не заметить, что используя квантовый эффект Зенона возможен переноса тепла от более холодного тела к более горячему. Обладая такой технологией квантового охлаждения, необходима только проточная среда, например фотосфера Солнца или Юпитерианские ветра.

https://arxiv.org/abs/1611.08471v2   https://arxiv.org/pdf/1611.08471v2.pdf
Controlling heat and particle currents in nanodevices by quantum observation
[Submitted on 25 Nov 2016 (v1), last revised 4 Feb 2019 (this version, v2)]
Journal reference: npj Quantum Materials 2, 38 (2017)

[Rattus]

необходима только проточная среда, например фотосфера Солнца или Юпитерианские ветра.

Вот. собственно, и всё, что нужно знать заказчику по этому вопросу.

а также пинга (и это касается, в том числе, Титана)

2,2-3 часа. Вам там сервер с ОСРВ нужен что ли? А если просто кластер для обработки посланных задач, то пол рабочего дня подождать невмоготу будет?

[bigcat88]

По компутерам:
Принцип Ландауэра. Оптимизировать, оптимизировать, оптимизировать.
После того как приблизились к идеалу насколько это возможно - мечтать о квантовых вычислениях использующих как можно меньше компонентов на электричестве.
Когда намечтаемся, вспомнить об оптике и не унывая брать и разрабатывать оптические.


Только что планируется вычислять?(потребитель вычислений находиться не сильно далеко?)

[Rattus]

вспомнить об оптике и не унывая брать и разрабатывать оптические.

Размеры элементов современных электронных схем на чипах - считанные десятки нанометров. Элементы для работы со светом, который есть часть диапазона ЭМ-волн, должны иметь размер не менее половины-четверти длины его волны. Даже если взять не сильно жёсткий ультрафиолет, для которого ещё более-менее существуют прозрачные среды, то это будет в районе 240-300 нм. Соответственно самый мелкий элемент, который может служить для этого диапазона антенной, должен иметь размер не менее 60-75 нм. И это всё не говоря о том, что по целому ряду технических соображений (прежде всего - окон прозрачности оптоволокна) в современной оптронике применяется не УФ и даже не видимый, а ИК-диапазон от 850 нм! Вот и думайте: надо ли вам менять шило на мыло...

[mbrane]

Ваш коллега возможно опять будет недоволен, но не могу ещё раз не заметить, что используя квантовый эффект Зенона возможен переноса тепла от более холодного тела к более горячему.

ага за счт измерений и управления...только контрольно-измерительное оборудование снова генерирует тепло и мосало-мочало начинай сначала... поздравляю вас вы изобрели холодильник

мечтать о квантовых вычислениях использующих как можно меньше компонентов на электричестве

а на чем по вашему работают квантовые вычислители - на святом духе сжиженном шоле

[Андрей Астрофизический]

Размеры элементов современных электронных схем на чипах - считанные десятки нанометров.

И к тому же в последние года, разработчики чипов все внимательнее рассматривают тему 3D-упаковки элементов схем. При тех же размерах в считанные нанометры. Продлить закон Мура так конечно не выйдет, но некий выхлоп с этих поползновений еще определенно будет.
И собственно, одна из главных проблем, мешающих "вот прям щаз" начать штамповать объемные чипы - это теплоотвод. В 1 ~ 2 слоя все нормально, дальше - начинается инженерный ад, куда элементу девать свое тепло, чтоб не спалить соседа.

[tbisham]

Размеры элементов современных электронных схем на чипах - считанные десятки нанометров. Элементы для работы со светом, который есть часть диапазона ЭМ-волн, должны иметь размер не менее половины-четверти длины его волны. Даже если взять не сильно жёсткий ультрафиолет, для которого ещё более-менее существуют прозрачные среды, то это будет в районе 240-300 нм. Соответственно самый мелкий элемент, который может служить для этого диапазона антенной, должен иметь размер не менее 60-75 нм. И это всё не говоря о том, что по целому ряду технических соображений (прежде всего - окон прозрачности оптоволокна) в современной оптронике применяется не УФ и даже не видимый, а ИК-диапазон от 850 нм! Вот и думайте: надо ли вам менять шило на мыло...

Глупые разработчики оптических вычислительных систем, не понимают простых вещей. Может вам следует как-то подсказать им, что это шило на мыло?

Хотел бы напомнить, что существует такая вещь, как атом. Он намного меньше нанометра, но умеет "работать" со светом.

[Андрей Астрофизический]

Глупые разработчики оптических вычислительных систем, не понимают простых вещей. Может вам следует как-то подсказать им

Может это вам следует привести числа?
Сколько логических элементов умещается на единицу площади в оптических чипах, и сколько в кремниевых. Со ссылками на источники по оптическим. По кремнию я сам знаю, где смотреть.

[tbisham]

Сколько логических элементов умещается на единицу площади в оптических чипах, и сколько в кремниевых. Со ссылками на источники по оптическим.

А вы разве видели ссылки выше? Я вот не видел. Человек твердит, что принципиально невозможно уменьшить логические элементы фотонных чипов, не сейчас, не в будущем. Вот я спрашивается, зачем тогда париться?

[leon10010]

одна из главных проблем, мешающих "вот прям щаз" начать штамповать объемные чипы - это теплоотвод. В 1 ~ 2 слоя все нормально, дальше - начинается инженерный ад, куда элементу девать свое тепло, чтоб не спалить соседа

Думается, каналы для жидкости решат проблему.
 В далеком предалеком детстве собирал объемные схемы. Идею из какой то детской книжки по электронике подхватил.
 Монтаж элементов максимально короткими проводами , Безо всяких плат и клемм. Потом в корпус подходящий, из-под реле обычно. И эпоксидкой.

[Rattus]

Глупые разработчики оптических вычислительных систем, не понимают простых вещей. Может вам следует как-то подсказать им, что это шило на мыло?

И много они наразрабатывали ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ систем? Уже пять лет прошло с презентации - и как успехи на сегодня? Где я могу приобрести оптронный/фотонный вычислитель?

Хотел бы напомнить, что существует такая вещь, как атом. Он намного меньше нанометра, но умеет "работать" со светом.

Хотел бы напомнить, что вычислительное устройство - это не тупо куча плотно наваленных атомов. Куча плотно наваленных атомов - в стакане воды. Можете светить на неё лазерами как угодно - может она вам в итоге высветит ответ на Главный Вопрос Жизни, Вселенной и Всего Такого. А реальные технические вычислительные устройства как правило сделаны на твёрдой кристаллической основе. Так вот - повторяющееся расстояние между атомами (постоянная решётки) - далеко не намного меньше нанометра - а всего в два раза в лучшем случае. И "работать" со светом он может разве что только в одну сторону - излучая. Поглощение же - сильно недетерминированный процесс и надёжно сигнал так принять - одним атомом - нельзя.

Думается, каналы для жидкости решат проблему.

Какое трение и соответственно скорость движения жидкости в этих каналах - в курсе?