Supertietokoneet sekä kansainvälinen politiikka

Tianhe 2
(Kuva 1)

Top 500 Supertietokoneiden kärjessä on tällä hetkellä Tianhe 2 (kuva 1)joka on pitänyt tuota paikkaa melko pitkän ajan. Kun puhutaan supertietokoneista, niin tietenkin on tärkeää, että kone on nopea, ja pystyy siihen, mitä sen valmistajat siitä odottavat, ja nuo koneet ovat äärettömän kalliita, sekä samalla työläitä toteuttaa, joten nuo koneiden valmistajat sekä niiden käyttäjät odottavat niiltä todella paljon Ja supertietokoneiden ollessa kyseessä, niin niitä ilmeisesti on tarkoitus käyttää erilaisiin erittäin pitkiin laskutoimituksiin, kuten esimerkiksi Riemannin konjektuurin laskemiseen, jotta saadaan selville, että katkeaako tuo alkulukujen sarja jossain vaiheessa, jolloin esimerkiksi koodinmurto-ohjelmistojen toiminta helpottuu, ja tämä sitten vaarantaa koko RSA-salauksen olemassaolon tehokkaana tietojen salauksessa käytettävänä menetelmänä. vaikka toki tuota koodia purkavan ohjelman pitää kokeilla jokaista alkulukua, jotta saadaan selville, mitä tuo viesti tai avattava tiedosto pitää sisällään. 

Tällainen supernopea tietokone toteutetaan laskemalla niiden prosessorien lämpötila nestemäisen Typen avulla -180 celsius-asteeseen, jolloin niiden lämpövärähtely loppuu, ja nuo laitteet muuttuvat suprajohtaviksi. Nestemäisen Heliumin avulla voidaan tuon prosessorin lämpötila laskea absoluuttiseen nollapisteeseen eli -273 asteeseen, jolloin kaikki lämpövärähtely tuossa mikropiirissä loppuu, ja virta kulkee siellä ikuisesti, tai kunnes lämpötilaa taas nostetaan. Lämpötilan nousu on yksi supertietokoneiden tehoa laskevista tekijöistä, koska se lisää värähtelyä sekä vastusta tietokoneen johtimissa, jolloin sen laskentateho laskee todella paljon, ja tämä on huomattavissa jopa tavallisessa pöytätietokoneessa, jossa käytettävä tietokonepeli alkaa näkyä, kun konetta on käytetty tarpeeksi pitkän aikaa. 

Mutta tietotekniikka kehittyy, ja siksi on tärkeää, että noita kryptologisia menetelmiä kehitetään jatkuvasti. Toisaalta supertietokoneiden ainoa tehtävä ei ole laskea alkulukusarjoja, tai luoda miljoonia numeroita käsittäviä desimaali- eli kavanttialkulukuja. Niiltä odotetaan paljon muutakin, kuten esimerkiksi mahdollisuutta simuloida proteiinimolekyylien yhdistymistä sekä hajoamista ihmisen elimistössä, sekä hermoston välittäjäaineiden toiminnan mallintamisessa käytettävien reaktiomallien testaaminen. Toisin sanoen myös käytettävyys on hyvin tärkeä osa supertietokoneiden suunnittelua. Osa noista tietokoneista on oikeastaan valtiosalaisuus, jota nuo tietokonetta tarvitsevat henkilöt eivät edes näe, mutta noiden koneiden avulla luodaan huipputiedettä, ja saadakseen huippuosaajia palvelukseensa, pitää yliopistoilla olla huippuvarusteet. 

Ja sitten seuraa sellainen ongelma, että nuo proteiinien mallinnuksia tarvitsevat henkilöt eivät ole mitenkään perehtyneet tietokoneiden käyttöön tai korkean tason ohjelmointikieliin kuten Visual Eifel, joiden avulla kirjoitetaan noiden prosessien simulointiin vaadittavat ohjelmistot. Eli niiden kirjoittaminen C++ tai JAVA-koodilla voi olla erittäin työlästä, koska käsiteltäviä muuttujia on miljardeja. Ja missään nimessä kukaan noissa supertietokonekeskuksissa työskentelevistä henkilöistä ei ole koskaan perehtynyt mihinkään proteiinisynteeseihin, joten he eivät osaa auttaa noiden proteiinia käsittelevien syötteiden antamisessa koneelle. Ja ohjelmointikoodin pitää olla helposti ajettavaa, koska tuo tietokoneaika on noilla laitteilla kortilla, koska kaikkien maailman huipputiedemiesten pitää niillä päästä tarkastamaan tutkimustuloksiaan. 

Eli toisin sanoen nuo supertietokoneet pitää varata noille tieteen superaivoille, jotta he voivat suorittaa tarpeellisen simulaation omalla tieteenalallaan, eli kyseset koneet ovat puolustus-salaisuuksia, joiden kaltaisilla laitteilla ohjataan myös ohjuspuolustusjärjestelmiä, ja siksi nuo huippuasinatuntijat eivät itse saa niitä nähdä, ja kun tuollainen kone ostetaan, niin niiden hankintatarve pitää perustella rahoittajille, joista yksi saattaa olla valtiovalta, ja samoin niiden tilaajan sekä toimittajan pitää muistaa, että kaikkea huipputekniikkaa ei saa viedä pois USA:sta NATO-maista, Venäjältä tai Kiinasta ollenkaan. Noita koneita tarvitaan myös atomipommisimulaatioille ja myös muilla maailman huippuasiantuntijoilla pitää olla mahdollisuus käyttää noita supertietokoneita. Mutta toisaalta esimerkiksi asevoimat tarvitsevat suoraan noita välineitä omien taktiikoiden sekä joukkojen yhteistoiminnan testaamiseen. 

Nykyään pääosa ydinkokeista tehdään
virtuaalisimulaatioiden avulla
(Kuva 2)

Eli kenraalien pitää saada harjoitella virtuaalisten vihollisten lyömistä, ja tietokoneessa tapahtuva virtuaalisen armeijan komentaminen on todella halpaa, ja siinä ei tarvitse välineitä varata tuollaisiin harjoituksiin. Samoin supertietokoneilla suoritettuja taktiikkasimulaatiota voidaan käyttää ilman, että vastapuoli saa niitä tietoonsa vakoilusatelliittien avulla. Myös esimerkiksi kehitettävistä lentokoneista voidaan valita vain parhaat, joista sitten tehdään fyysiset prototyypit. näin säästetään tuotekehitysbudjeteissa, ja myös vakoilijoiden mahdollisuudet saada noita prototyyppejä koskevaa tietoa vähenee. Samoin tietokoneiden avulla voidaan laskea vaikkapa sellaisia asioita, että kestääkö joku rakennelma tulivuorten pyroklastista virtausta, ja sitten mallintaa sellaisia taloja, jotka kestävät myös tulivuorten purkauksia sekä tsunameja, ja noita rakenteita voidaan hyödyntää esimerkiksi erilaisia tutkimusasemia rakennettaessa. 

Nuo tutkimusasemat voivat sijaita esimerkiksi hyvin lähellä tulivuorten kraatereita, jotta niiden toiminnasta voidaan kerätä tietoa myös visuaalisella tasolla. Eli näin eivät tutkijat olisi riippuvaisia vain seismografeista, vaan he voivat myös kerätä tietoa siitä, miten tuleva purkaus voidaan havaita myös silloin, jos kukaan ei ole muistanut katsoa seismografiin, tai infrapunakameran akku on loppunut esimerkiksi siksi, että myrsky on katkonut sähköjohdot. Eli purkaus olisi hyvä havaita hiukan ennen, kuin pyroklastinen pilvi syöksyy kohti havainnoitsijaa. Tämän takia myös muuta kuin sensoria on hyvä tuijottaa, kun kerätään tietoa vaikkapa tulivuorista. Ja tuon takia noiden tutkijoiden majapaikka olisi hyvä tehdä sellaiseksi, että pyroklastinen syöksyvirtaus ei sitä voisi vahingoittaa sisältä. 

Toki tätä tietoa voidaan käyttää myös sellaisten rakenteiden valmistamiseen, jotka kestävät esimerkiksi Termobaaristen- sekä atomiräjähteiden avulla tapahtuvat iskut, ja joilla voidaan suojata omia lentokoneita tai muita varusteita. 1950-luvulla USA yritti luoda pyroklastista atomiasetta, ja teki sitä varten joukon atomikokeita pääasiassa Nevadan autiomaassa, ja testit suoritettiin lähinnä OPERATION PLUMBBOB:in yhteydessä, ja niistä mainittakoon FIZEAU-testi (Kuva 2), jossa 11 kt- atomiase räjäytettiin 150 metrin korkeudella. Nykyään nuo testit tehdään pääosin simulaatioiden avulla, niin että noiden aseiden virtuaalimallien avulla tuhotaan virtuaalisia kohteita, jotka perustuvat oikeiden materiaalien virtuaalimallinnukseen, ja testi tapahtuu tietokoneen uumenissa ilman, että mitään fyysisiä kappaleita kuljetetaan mihinkään, mikä alentaa testien hintaa sekä parantaa niiden turvallisuutta. 

Optisten tietoverkkojen ongelmista, eli miksi ne eivät ole vielä kovin yleisiä

Optisten tietoverkkojen ongelmana on pääosin se, että niiden viestintä ei läpäise seiniä, ja se tietenkin estää hyvin tehokkaasti verkkojen leviämisen normaalien ihmisten pariin. Toki esimerkiksi satelliitteihin perustuvaa laserkommunikaatiota on käytetty sotilaallisella sektorilla erittäin pitkään. Tämä optisen kommunikaation malli perustuu siihen, että Maapalloa kiertävään satelliittiin otetaan yhteys laserin avulla, ja tuo satelliitti sitten kopioi viestin ja lähettää sen edelleen vaikkapa sukellusveneeseen, ja yleisesti käytetty versio on sinivihreään lasevaloon perustuva viestintälaite, joka suunnataan sukellusveneen hinaamaan viestipoijuun, jossa valokenno muuttaa tuon laserin valonväläykset binaarikoodin kautta ASCII-koodiksi. Tämä laitteisto pystyy ohittamaan myös elektronisen häirinnän, joten sitä käytetään myös taistelukentän joukkojen sekä esikunnan väliseen yhteydenpitoon, ja myös taistelulennokkien kanavia vaihdetaan kyseisten laitteiden avulla, jos epäillään niiden dataliikenteen tulevan häirityksi.

Ja tuo järjestelmä mahdollistaa sen, että myös taktinen eli kenttäesikunta voi kommunikoida joukkojen kanssa ilman, että vihollisen ESM eli Electronic Surveillance Mission eli elektroninen tiedustelu ei pysty viestejä saamaan haltuunsa. Laitteisto on muuten nimeltään TACSATCOM eli Tactical Satellite Communication, joka mahdollistaa myös sen, että myös taktista toimintaa voidaan ohjata vaikka suoraan USA:n presidentin tai asevoimien komentajan työhuoneesta yhtä tehokkaasti, kuin he olisivat itse rintamalla. Ja TACSATCOM välittää heille myös samat tiedot kuin mitä taktinen kenttäesikunta saisi muutenkin, eli esimerkiksi tiedustelulennokkien ottamat kuvat saadaan Pentagoniin reaaliaikaisina, eli Pentagonin kenraali voi johtaa jopa yksittäistä miestä omasta Washingtonissa olevasta toimistostaan käsin.

Tämä tekniikka on erittäin tehokasta sekä nopeaa, mutta sen käyttöalue on rajattu ainoastaan paikkoihin, joissa on kahden pisteen välillä täysin vapaa näkyvyys. Laser-kommunikaatiota rajoittaa tietenkin se, että tuo säde voi vaarantaa ihmisen silmän, ja joissain konflikteissa on laserkommunikaatiolaite aiheuttanut esimerkiksi lentäjien tilapäistä sokaistumista, kun he ovat vahingossa katsoneet tuohon laseriin, ja esimerkiksi Amnesty on moittinut noiden laitteiden käyttäjiä siitä, että nuo kommunikaattorit toimivat tahallaan liian korkealla teholla. Ja tulevaisuudessa tuota samaa laser-kommunikaattoria voidaan käyttää puhtaasti myös laser-aseena, ja se toimiiko tuo laite vain viestintä- vai myös tuhoamisvälineenä riippuu siihen syötettävän sähkövirran tehosta.

Laser- ja maserkommunikaattorien käyttö sotilaalliseen viestintään on sikäli houkuttelevaa, että sitä ei voi salakuunnella sivulta, ja tuo kommunikaatiolaite voi toimia myös laser-osoittimena täsmä-aseille. Maser-viestimen kuuntelu sivusta on myös mahdotonta, ja sekä Mikroaalto- että radiomasereita käytetään joskus linkkien väliseen kommunikaatioon myös siviilidataverkoissa. Mutta noiden laitteiden siirtäminen esimerkiksi yksittäiseen kotiin on kuitenkin melko riskialtista. Näet jos kotiin menevään valokaapeliin siirretään liian voimakasta laser-valoa voi koko asunto syttyä palamaan. Ja siksi nuo valokaapelit tietenkin päättyvät perinteisiin kuparikaapeleihin, jotta kukaan ei voi suunnata vaikkapa teollisuuslaseria valokaapelia pitkin jonkun asuntoon.

Jos vaikka kahden kilowatin teollisuuslaser kytketään valokaapeliverkkoon, niin silloin se tuhoaa erittäin tehokkaasti tuota valokaapeliverkkoon liitettyä elektroniikkaa polttamalla nuo komponentit, ja tuosta voi sitten seurata erittäin vakavia ongelmia. Optisia viestimiä kehitetään jatkuvasti, ja LED-valoon perustuvaa viestilaitetta käyttävä verkko voi olla satoja kertoja nopeampi kuin WiFI. Mutta sen rajoitus on se, että tuo verkko pitää asentaa jokaiseen huoneeseen, ja LED-valojen pitää olla jatkuvasti tuon lukulaitteen näköpiirissä, mikä sitten rajoittaa esimerkiksi mobililaitteen asentoa. Toinen versio on sitten, että tuo LED-verkko laitetaan tulemaan huoneeseen WiFI-verkon tai kaapelin kautta, mutta se tietenkin rajoittaa tuon LED-puolen nopeutta.

Nuo valoviestintälaiteet eivät myöskään kestä myöskään sumuja tai savua, joten niiden yleistyminen on siksi hidasta. Toki kiinteissä tietokoneissa voi tuollainen laite olla, koska niitä ei koskaan siirrellä mihinkään, mutta juuri se, että tuon LED:in pitää jatkuvasti olla tuon optisen verkkokortin näkyvissä. Mutta voidaan ajatella esimerkiksi epäsymmetristä ADSL- tyyppistä viestintää, jossa tietokone lähettää WiFI puolta ḱäyttäen palvelupyynnöt Internetiin, ja tuo data kuten elokuvat sitten ladataan optisen verkon kautta koneelle. Ja useidenkin elokuvien lataaminen kestää tuon verkon avulla vain muutaman sekunnin, joten koneessa voi tietenkin olla kiinteä optinen modeemi, jossa on tarpeeksi pitkä piuha, jossa viestintä kulkee optisesti valokaapelia pitkin optiselle verkkokortille. Eli tuo pöydälle laitettava laite olisi vain laser-releasema, joka kopio tuon viestinnän valokaapelin pätkän kautta tietokoneelle, mikä mahdollistaa esimerkiksi selinmakuulla tapahtuvan tietokoneen käytön.  Mutta toki optinen viestintä voi mahdollistaa uuden sukupolven supernopeiden tietokoneiden rakentamisen, eli niiden moduulien välinen verkotus hoidetaan tulevaisuudessa ehkä valokaapelien avulla, mikä nopeuttaa modulaaristen Tianhe-tyyppisten koneiden sisäistä viestintää entisestään.