2016 год должен стать весьма примечательным по части ИТ-проектов, связанных с новыми типами памяти, которые ведущие западные (EMC, HP Enterprise, IBM) и восточные вендоры собираются вывести на рынок. Однако не менее интересные сообщения приходят также из лабораторий и научно-исследовательских институтов, где идет работа над совсем уж диковинными разработками, внедрение которых в промышленную эксплуатацию произойдет еще не скоро.
В частности, этой весной появились сообщения от IBM Research (www.research.ibm.com) о первых успешных попытках создания образцов памяти, основанной на фазовом состоянии вещества – phase-change memory (PCM). Суть в том, что ячейка памяти такого типа может хранить не один, а целых три бита информации. В корпорации IBM это событие с полным на то основанием отнесли к прорывным технологиям, способным перевернуть в будущем компьютерные технологии, поскольку увеличение количества информации в одной ячейке PCM-памяти поможет существенно снизить ее стоимость и быстрее начать коммерческий выпуск соответствующей продукции.
Здесь необходимо в самом общем виде описать принцип работы фазовой памяти. Ячейки изготовлены из вещества, которое может находиться в двух молекулярных состояниях – аморфном и кристаллическом. В кристаллическом состоянии они имеют максимальную электрическую проводимость, в аморфном – минимальную. При подаче на такую ячейку высокого или среднего напряжения молекулярное состояние вещества изменяется. Таким образом в PCM-ячейку можно записывать ноль (пусть это будет аморфное состояние) или единицу (кристаллическое состояние). Далее, для чтения информации на ячейку подается небольшое напряжение, что не приводит к изменению состояния вещества.
Пока все выглядит привычным образом, самое интересное начинается потом, когда для записи в ячейку трех битов исследователи получают несколько стабильных состояний вещества (промежуточных фаз) и точно определяют каждое из таких состояний. Понятно, для успеха экспериментов с PCM было необходимо обеспечить правильное измерение состояния при повышении или понижении температуры, окружающей среды, что влияет на фазовое состояние вещества. Этот момент был учтен исследователями IBM Research в алгоритме определения состояний, который толерантен к такому изменению.
Впервые в истории PCM-память с тремя битами на ячейку была продемонстрирована на симпозиуме IEEE International Memory Workshop 2016 (www.ewh.ieee.org/soc/eds/imw) в Париже. Разработчики из IBM Research построили стенд с чипом памяти, содержащим 64 тысячи ячеек, который затем был подключен к обычной электрической цепи. Причем, как заявляют исследователи, в лабораторных условиях (IBM Research Frontiers Institute) они сумели протестировать чип памяти на 1 млн циклов перезаписи, после которых состояние вещества продолжало оставаться устойчивым и читаемым без ошибок. Отметим также, что данный тест осуществлялся при различных температурах и ее изменениях.
С PCM эксперты компьютерной отрасли связывают самые радужные перспективы, поскольку она теоретически может одновременно заменить и флеш-память, и оперативную память, так как обладает свойствами и той и другой. От флеша новая фазовая память унаследовала энергонезависимость, а от оперативки – высочайшую скорость работы и долговечность: PCM-память остается работоспособной после 10 млн циклов перезаписи, что примерно в 3,3 тыс. раз больше по сравнению с используемой сейчас флеш-памятью.
Однако, как бы ни были прекрасны перспективные аппаратные технологии памяти, потребности современных цифровых технологий постоянно опережают все мыслимые объемы и скорости. Поэтому талантливые исследователи из той же из IBM Research задумываются не только над прямолинейным наращиванием количественных («железных») характеристик памяти, но и над фундаментальными принципами ее использования. И вот здесь, как выяснилось, таятся большие компьютерные резервы.
Так, исследователи из швейцарского подразделения IBM Research – Zurich Laboratory (www.research.ibm.com/labs/zurich) представили когнитивную платформу хранения для больших данных (Big Data), которая способна самостоятельно определять ценность и востребованность информации. Новая платформа IBM использует известный алгоритм Information Bottleneck Method (www.cs.huji.ac.il/labs/learning/Papers/allerton.pdf), который снижает избыточность в потоке данных, отсекая «лишнюю» информацию и сохраняя ее существенную часть.
В принципе, новая система действует по аналогии с работой человеческого мозга: СХД надежно запоминает важные сведения, задвигая на «дальнюю полку» менее актуальную информацию. При обработке больших данных интеллектуальная СХД сможет определять наиболее важные наборы сведений, чтобы надежно сохранять их, а затем уже выдавать по первому требованию и приоритетно использовать для анализа данных. Определение этих ключевых данных из всего массива информации в СХД происходит посредством сложных алгоритмов, которые учитывают не только такие известные факторы, как частота доступа, уровень защиты, дата создания и т. п., но также следят за тем, как люди взаимодействуют с той или иной частью базы данных.
Если взглянуть на предлагаемую IBM технологию более широко, то мы увидим, что в этом случае речь может идти о попытках использования того самого «искусственного интеллекта», которым вот уже столько десятилетий пугают доверчивых обывателей по всему миру. А если говорить серьезно, то новая СХД и в самом деле будет работать с использованием машинного интеллекта – с помощью познавательных способностей она будет оценивать значение хранимой информации и анализировать связи между разными наборами данных. В результате система сможет обнаруживать малоценную информацию и удалять ее или отправлять на более дешевые второстепенные низкопроизводительные накопители. Все это позволит ускорить анализ критически важной информации, так как пресловутый человеческий фактор будет полностью исключен из классической цепочки «сбор – оценка – анализ» данных.
Впрочем, новая технология, как всегда бывает в таких случаях, не только решает старые проблемы, но и порождает новые. Очевидно, что предложенная специалистами из IBM схематика подразумевает совершенно иной уровень нашего доверия к «искусственному интеллекту», поскольку опирается на высокую степень самостоятельности СХД.
