Depositphotos
Науковець з кафедри комп’ютерних наук у Дартмутському коледжі у США Сіддхартха Джаянті поставив питання, як працюватимуть комп’ютерні мережі на великих відстанях у глибокому космосі.
Чи будуть такі мережі ефективними у разі встановлення на космічних кораблях або супутниках? Як зазначає Джаянті, в основі розподілених обчислень ключовою залишається ефективна комунікація між різними комп’ютерами в одній мережі, що передають дані один до одного. Для математичної перевірки працездатності алгоритму розподіленої мережі фахівці зазвичай фактично зупиняють її роботу у різні моменти часу, з метою дослідити її стан і поведінку у той чи інший момент та зрозуміти, як вона розвивалась із плином часу.
«Але що, якщо тепер розглянути сценарій, в якому ці машини розгорнуті по всій Сонячній системі в космічних кораблях, які рухаються з високою швидкістю та зазнають незвичайних гравітаційних ефектів? А що, якщо різні машини перебувають під впливом різних гравітаційних полів?», — питається Джаянті.
Наразі науковці вже замислюються над створенням ідеї міжпланетної мережі інтернет, яка б ефективно та швидко передавала інформацію у космосі. За словами Джаянті, відмінність від роботи такої мережі на Землі полягатиме у тому, що на космічну мережу впливатимуть ефекти Загальної теорії відносності, описані Альбертом Ейнштейном. Ефекти, які спотворюють наше сприйняття простору і часу, мають бути враховані фахівцями, що проектуватимуть розподілені мережі для роботи у космосі.
Зокрема, в залежності від положення Землі та Марсу, світлу може знадобитись від 3 до 22 хвилин, щоб подолати відстань між планетами. Через це робота розподіленої космічної мережі буде асинхронною. Повідомлення та події між віддаленими один від одного мережевими комп’ютерами буде складно координувати із різними часовими вимірами, у яких вони перебувають.
Як зазначає Джаянті, для розподілених мереж дуже важлива «відносність одночасності» — тобто згода двох спостерігачів за двома подіями, що відбуваються у різних місцях, у тому, що вони відбуваються одночасно. А це залежатиме від того, наскільки швидко кожен із них рухається щодо місця, де відбуваються події. Цей ефект стає помітним лише тоді, коли аналізовані швидкості становлять значну частину від швидкості світла. Це означає, що спостерігачі та комп’ютери на борту космічних кораблів, що летять із різною швидкістю, розходитимуться в думках щодо порядку подій.
«Згідно з Ейнштейном, немає універсального заморожування часу. Отже, коли наші методи міркувань про розподілені системи залежать від зупинки в різні моменти часу, як ми розроблятимемо алгоритми, які поводяться правильно, і як ми перевіряємо, що вони це роблять?», — питає Джаянті.
У нещодавньому науковому матеріалі, опублікованому у журналі Proceedings of the ACM, Сіддхартха Джаянті встановлює зв’язок між властивостями класичного, релятивістського та обчислювального виконання розподілених алгоритмів. У своїй статті Джаянті розглядає безліч алгоритмів, які, як було доведено, коректні в класичних розподілених системах, і переносить їх у сценарії, в яких спостерігачі спостерігають за їхнім виконанням з різних систем відліку, тоді як машини розподіленої системи рухаються з релятивістськими швидкостями.
«Дивовижний результат статті полягає в тому, що якщо алгоритм, який ви використовуєте, класично вірний, то кожен спостерігач погодиться, що він вірний у релятивістських умовах. У той же час, спостерігачі можуть не погодитися з тим, чому алгоритм вірний», — підкреслює науковець.
Свої аргументи Джаянті будує на причинності. Відповідно до цього принципу, причина має передувати наслідкам навіть в умовах, у яких діють принципи відносності. Центральна ідея полягає у правильному формулюванні поняття причинності у розподілених обчисленнях, яке не залежить від фізики, та у встановленні зв’язку між цим суто математичним поняттям та релятивістською причинністю, яка є реальним фізичним поняттям, та у їх об’єднанні.
Результати дослідження опубліковані у журналі Proceedings of the ACM
Джерело: TechXplore