توسعه معماری جدید ابررایانه ها، ازسوی دارپا

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ با توجه به افزایش روزافزون هزینه‌ها، پیچیدگی سامانه‌ها و محدودیت تجهیزات در دسترس ارتش آمریکا، آزمایش، ارزیابی و آموزش سامانههای نظامی آینده، به صورت فزاینده‌ای در محیط‌های مجازی انجام می‌گیرند.

اکنون به منظور بهبود روند آموزش خلبان‌های هواپیماهای مدرن، از شبیه‌سازهای مجازی بهره گرفته می‌شود. این بسترها، وعده‌های گسترده‌ای را در زمینه کاهش تقاضای آموزش و آزمایش فناوری‌های مبتنی بر هوش مصنوعی ارائه می‌دهند. با وجود این، محیط‌های شبیه‌سازی شده فعلی، به بسترهای محاسباتی سنتی وابسته هستند که از توان و سرعت پردازش کافی به منظور بازسازی تعاملات در زمان واقعی برخوردار نیستند. این مسئله، به علت محدودیت‌های فنی و پیچیدگی روزافزون سامانه‌ها به وجود می‌آید.

پائول تیلمان (Paul Tilghman)، مدیر برنامه دفتر فناوری میکروسیستم‌های دارپا گفت:

محیط‌های مجازی می‌توانند به واسطه ایجاد قابلیت آزمایش و آموزش فرکانس‌های رادیویی پیشرفته فناوری‌های «¹24/7/365»، کمک بزرگی برای ارتش باشند. این کار، از طریق مدل‌هایی با وفاداری بالا به سامانه‌های سنجش پیچیده، مانند رادارها و ارتباطات انجام می‌گیرد. با وجود این، دستاوردهای محاسباتی امروزی نمی‌توانند مدل‌ها را به درستی و با دقت مناسب شبیه‌سازی کنند.

سازمان دارپا، به منظور از بین بردن محدودیت‌های محاسباتی موجود -که مانع توسعه محیط‌های آزمایش مجازی می‌شوند- برنامه‌ی «شبیه‌ساز دیجیتالی فرکانس رادیویی میدان نبرد» (DRBE²) را راه‌اندازی کرد. دارپا در این طرح، به دنبال ایجاد نوع جدیدی از ابررایانه‌ها (HPC) است که از آن‌ها به عنوان «ابررایانه‌های زمان واقعی» (Real Time HPC/RT-HPC) یاد می‌شود. این سخت‌افزار جدید، تا حد زیادی، تأخیر موجود در محاسبات را کاهش داده، می‌تواند محیط‌های فرکانس‌های رادیویی را با حفظ وفاداری، شبیه‌سازی کند.

پروژه‌ی یادشده قرار است کاربرد ابررایانه‌های زمان واقعی را اولین بار با شبیه‌سازی یک محدوده آزمایش فرکانس رادیویی، در مقیاسی عظیم، به نمایش بگذارد. محدوده هدف، ارائه وفاداری و پیچیدگی مورد نیاز، برای سامانه‌های سنجش دشواری است که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند تا یک محیط ارزشمند گسترش و آزمایش را به وزارت دفاع آمریکا عرضه کنند.

تیلمان ادامه داد:

درحالی که هدف اصلی پروژه یادشده، توسعه ابررایانه‌های زمان واقعی است که می‌توانند سامانه‌های فرکانس‌های رادیویی بی‌شماری را در محیط‌های بسته تکثیر کنند، این خصیصه، تنها کاربرد بسترهای محاسباتی جدید نیست. امکان بهره‌مندی از این نوع ابررایانه‌ها، در کاربردهای تجاری و نظامی فراتر از محیط‌های مجازی وجود دارد. برای مثال، می‌توان به طیف وسیعی از اقدامات حساس به زمان، بهره‌برداری از ابرداده‌ها، تا تحقیقات و اکتشافات حوزه‌های خاص اشاره کرد.

به منظور پشتیبانی از ابررایانه زمان واقعی و محدوده آزمایش فرکانس رادیویی، پروژه بالا روی 2 زمینه تحقیقاتی اصلی تمرکز دارد. اولین حوزه، طراحی و توسعه معماری‌های محاسباتی نوآورانه و شتاب‌دهنده سخت‌افزاری دامنه‌های خاص را -که به منظور تولید نمونه‌های واقعی انجام می‌شوند- بررسی می‌کند.

ابررایانه‌های امروزی، به ابزارهای محاسباتی فعلی وابسته هستند. این تجهیزات، یا مانند پردازنده گرافیکی، قدرت پردازش را فدای تأخیر می‌کنند، یا مثل «مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر» (FPGA) در ازای تأخیر بسیار کم، از قدرت محاسباتی می‌کاهند. هدف طرح مورد بحث، ایجاد نوع جدیدی از ابررایانه‌ها است که بهترین ویژگی‌های هر 2 تراشه یادشده را با یکدیگر ترکیب می‌کند؛ تا محدودیت‌ها را از بین ببرد.

دومین حوزه، روی توسعه ابزارها، خصوصیات، رابط‌ها و دیگر نیازمندی‌های سیستم‌ها تمرکز دارد. این کار، با هدف پشتیبانی از ادغام سامانه ابررایانه زمان واقعی و ایجاد محدوده آزمایش فرکانس رادیویی صورت می‌گیرد. این اجزا، به طراحی و کنترل سناریوهای آزمایش‌های مختلف کمک می‌کند و به ابررایانه تولیدشده در این طرح، امکان می‌دهد که به منظور تسهیل تخصیص منابع و پشتیبانی از تحقیقات گوناگون، با دستگاه‌های خارجی، ارتباط برقرار کند.

پروژه شبیه‌ساز دیجیتالی فرکانس رادیویی میدان نبرد، به عنوان بخشی از فاز دوم طرح «نوآوری بازسازی الکترونیک» (ERI) شناخته می‌شود.

1. _{به فناوری‌هایی گفته می‌شود که در همه‌ی طول سال، به صورت 24 ساعته، خدمات ارائه می‌دهند.}
2. _{Digital RF Battlespace Emulator}