Revolution im Rechnerbau

Während Rechenzentren und KI-Systeme weltweit zu den am stärksten wachsenden Stromverbrauchern zählen, ist die Grundlage für einen radikalen Wandel längst vorhanden, ist Harmen van As überzeugt. „Es gibt seit über 20 Jahren dokumentierte Lösungen, die zeigen, dass die Informationsindustrie eigentlich mit sehr geringem Stromverbrauch auskommen kann“, betont der emeritierte Professor der Technischen Universität Wien (https://www.researchgate.net/profile/Harmen-Van-As).

Im Zentrum seiner Forschungsarbeit steht der Übergang von herkömmlichen, ladungsbasierten elektronischen Systemen zu einer spin- und wellenbasierten Verarbeitung von Signalen. Elektronen werden dabei nicht auf Basis ihrer Ladung genutzt, denn die Übertragung und Speicherung von Information kann auch aufgrund von Drehimpulsen (Spin) und magnetischen Eigenschaften erfolgen. Über Strukturen und Phänomene aus der Teilchenphysik könnten Informationen als stabile Wellenpakete transportiert werden, ohne dass Kühlung oder aufwendige Energiezufuhr nötig wäre. Parallel dazu ermöglichen auf Lichtwellen basierende Technologien extrem leistungsstarke Bandbreiten, wie van As anhand aktueller Forschungsergebnisse beschreibt. Heute seien bereits Übertragungsraten im Bereich von 10 Petabit pro Sekunde pro Glasfaser möglich, ohne jene hohen Verluste, die elektrische Systeme verursachen.

Diese teilweise bereits verfügbaren und teils noch im Forschungsbereich angesiedelten Ansätze fließen in ein „SDN-Twin“-Konzept von Prof. van As ein. Es koppelt softwarebasiert reale und virtuelle Netzwerke zu einem steuernden Gesamtsystem aus digitalem Zwilling und physischer Übertragungsschicht. Durch selbstoptimierende Kontrollmechanismen und die Möglichkeit, verschiedene physikalische Übertragungsmedien – optische, magnetische, akustische oder drahtlose – einzubinden, entsteht eine Netzarchitektur, die mit minimalem Energieeinsatz auskommt und zugleich extrem skalierbar ist. Der Ansatz soll nicht nur klassische Telekommunikationssysteme revolutionieren, sondern auch neue energiesparsame Rechnerarchitekturen ermöglichen.

Auch für die heimische Wirtschaft sieht Professor van As erhebliches wirtschaftliches Potenzial. „Nun liegt es an der technischen Wissenschaft und insbesondere an österreichischen Unternehmen, diese Erkenntnisse schnellstmöglich zu integrieren“, erklärt er gegenüber dem Report. Parallel bietet er Freifächer und Weiterbildungsangebote für Studierende und Industrie an, um den Transfer dieses Wissens in konkrete Produkte und Systeme zu unterstützen.