Voor complexere berekeningen worden dan ook supercomputers gebruikt die veel krachtiger zijn dan BOS. Die computers ontwikkelen zich in een razend tempo. Met 16,3 biljard berekeningen per seconde zette Sequoia in juni een nieuw record neer. Dat record hield niet lang stand; vijf maanden later telde Titan daar nog eens anderhalf biljard berekeningen per seconde bij op. Ter vergelijking: als alle Nederlanders één berekening per seconde uitvoeren, kost het ze ruim 32 jaar om hetzelfde te berekenen wat Titan in een seconde uitrekent. Daar staat tegenover dat Titan daarvoor ongeveer evenveel stroom verbruikt als 9.000 huishoudens.

Bij het ontwikkelen van deze rekengiganten lopen wetenschappers tegen een aantal problemen aan. Het hart van de computer is de processor: het onderdeel dat de berekeningen uitvoert. Die processor kan snel zijn, maar alle berekeningen moet hij één voor één uitvoeren. Het is daardoor de flessenhals van de computer. De oplossing ligt simpelweg in het breder maken van die flessenhals. Zo heeft Titan anderhalf miljoen processors die tegelijkertijd berekeningen uit kunnen voeren. Nadeel daarvan is dat het heel moeilijk is om al die processors goed samen te laten werken.

Een andere uitdaging zit hem in de grootte van de computer. Titan heeft ongeveer de grootte van een basketbalveld en dat is niet erg praktisch. Maar veel kleiner kunnen de supercomputers niet gemaakt worden. Als de transistors in de computer namelijk nog kleiner worden, kunnen er kwantumeffecten optreden. Een transistor brengt via een stroompje data van de ene naar de andere plek. Een gewone transistor waar een stroompje doorheen gaat, is vergelijkbaar met een rivierbedding met rotsblokken en zand waar water doorheen loopt. Als die rivierbedding zo klein wordt dat er nog maar één waterdruppeltje doorheen loopt, dan komt daar niks meer van terecht. Het is bij transistors, waar slechts een enkel elektron doorheen kan, dan ook een kwestie van kans of er echt een signaal doorgegeven wordt.

Computerbrein

Wetenschappers zijn op zoek naar een fundamenteel andere computer. In de uitzending van Labyrint, Toekomst kijken, noemt Paul Klint van het centrum voor wiskunde en informatica, als voorbeeld DNA-computers, optische computers en kwantumcomputers. Volgens Pieter Jonker, hoogleraar robotica aan de TU Delft, ligt de oplossing dichterbij: ‘Met mijn onderzoek naar de nanocomputer heb ik aangetoond dat we toch nog even door kunnen met het kleiner maken van computers.’

Jonker laat zich inspireren door het menselijk brein: ‘Je lichaam werkt met neuronen, die geven een soort pulstreintjes af. Die neuronen zitten in bundels van 5.000 stuks. Hoe meer neuronen tegelijk vuren, hoe sterker het signaal.’ Jonker vergelijkt dat met een vuvuzelaconcert in een voetbalstadion: ‘Hoe meer mensen synchroon toeteren, hoe harder het geluid.’ In het ontwerp van zijn nanocomputer lopen een heleboel van die minitransistors parallel, zodat er altijd wel een paar zijn waarbij het signaal er doorheen komt. Daarna wordt er dan nog op een slimme manier gecorrigeerd voor allerlei fouten. ‘Op zo’n manier kun je een nanocomputer bouwen die lijkt op de hersenen van mensen,’ zegt Jonker.

Een ander groot voordeel van Jonkers nanocomputer is dat er niet een enkele processor nodig is. In de hersenen hebben verschillende hersengebieden een eigen specifieke functie. Terwijl de kleine hersenen miljoenen spiertjes tegelijkertijd aansturen in het lichaam, verwerkt de visuele cortex de beelden van dat leuke meisje in de kroeg en formuleert het spraakgebied al de juiste openingszin. Als dat niet allemaal tegelijkertijd mogelijk was, kon je weleens van een koude kermis thuiskomen. Jonker: ‘De kracht van het brein is dat het zoveel tegelijkertijd kan. Als we dat brein na kunnen maken, dan kunnen we pas echt robots maken die bijvoorbeeld echt goed kunnen lopen.’

Ondanks dat er al een aantal van Jonkers nanocomputers gemaakt worden, lijkt het computerbrein zelf nog toekomstmuziek. De tijd zal dan ook leren of de nanocomputer het zal winnen van de kwantum- of DNA-computer. Maar Jonker weet het zeker: ‘De nanocomputer is echt de toekomst.’