Rechenkapazität von Commander Data

Gerade schaue ich Star Trek: The Next Generation mit Captain Picard. Einer der Brückenoffiziere ist Commander Data, ein Android. In einer der Folgen in der zweiten Staffel macht er Angaben zu seiner Rechenkapazität. Diese Zahlen waren damals wohl 1988 noch Zukunftsmusik, sind heute aber erreicht.

Data wird nach seiner Speicherkapazität gefragt und antwortet »800 quadrillion bits«. Das Englische »quadrillion« entspricht dem SI-Präfix »Peta«. Ein Byte hat acht Bit. Somit hat er 100 Petabyte (PB) an Speicherkapazität. Das sind Größenordnungen, für die man heutzutage noch ein Rechenzentrum braucht. Schaut man sich das JUST in Jülich an, findet man dort Dateisysteme in der Größenordnung 38 PB. Es braucht für 100 PB nochmal einen Faktor 3 mehr, aber das ist nicht unmöglich.

Schaut man zum Beispiel auf die Preise von Amazon S3, findet man 0,00099 USD pro GB pro Monat für das günstigste Langzeitarchiv. Da kommt man an die Daten nicht immer sofort dran, ist aber bezahlbar. Multipliziert mit 100 Millionen um von GB auf PB zu kommen, sind die Kosten dann um die 100.000 USD/Monat. Das ist eine Menge Geld für eine Privatperson, je nach Konzern ist das allerdings durchaus leistbar.

Er hat diese ganzen Daten aber mit sich dabei. Könnte man das auf Micro-SD-Speicherkarten abspeichern? Diese haben ein Volumen von 15 mm × 11 mm × 1 mm und ich konnte von den namhaften Herstellern Kapazitäten bis 1 TB finden. Das Volumen einer Speicherkarte sind 1,65e-7 m³. Das Volumen eines menschlichen Körpers sind vielleicht 80 l, also 0,08 m³. Man könnte also bis zu 480.000 Speicherkarten in diesem Volumen unterbringen, die dann eine Speicherkapazität von 480 PB hätten. Aber da muss natürlich noch vieles andere an Elektronik und Mechnaik rein, sodass man nicht das volle Volumen hat. Die SD-Karten haben noch Hüllen, man könnte die Dichte wohl noch steigern. Von der Größenordnung ist das heutzutage jedenfalls vorstellbar.

Zu seiner Rechenkapazität sagt er »60 trillion operations per second«. Das entspricht dem SI-Präfix »Tera«, somit hat er 60 Teraflop/s. Das ist ehrlich gesagt ziemlich wenig im Vergleich zu der Speicherkapazität. Die aktuelle beste Gaming-Grafikkarte von NVIDIA, die RTX 4090 hat eine Rechenleistung von 82 Teraflops/s (in FP32). Die kostet so um 2000 EUR und verbraucht nur 450 W. Das ist etwas, was man sich als Privatperson kaufen kann, wenn man einen dicken Gaming-Rechner haben möchte. Jedes autonome Auto wird Rechenleistung in dieser Größenordnung bekommen, Rechnenleistung dieser Größenordnung ist heutzutage einfach verfügbar.

Schaut man in das, was aktuell technisch möglich ist, findet man bei NVIDIA die H100 SXM mit grob 1 Petaflop/s Rechenleistung in FP16. Man muss die Zahlen dort mit Vorsicht genießen, weil NVIDIA auf der eigenen Seite natürlich noch weitere Tricks anwendet um die Zahlen möglichst hoch zu bekommen. Die Konkurrenz ist der AMD Instinct MI240X mit 380 Teraflop/s. Man packt jewils acht Stück davon in einen Server, und dann viele dieser Server in ein Rechenzentrum. Exaflop/s sind in einem Rechenzentrum durchaus schon möglich, also viele Größenordnungen über dem, was Data mit sich dabei hat.

Es ist also interessant, wie die Rechenkapazität von Commander Data in einer Größenordnung sind, die wir heute in besseren Gaming-Rechnern haben. In einem Handy haben wir das noch nicht, allerdings spielt jenes Star Trek im Jahr 2365. Commander Data bräuchte also letztlich nur eine Gaming-Grafikkarte irgendwo verbaut und wäre in dieser Hinsicht schon heute damit ausgestattet. Bei der Speicherkapazität hingegen müssen wir uns schon strecken. 100 PB in SD-Karten scheint mir vielleicht machbar, aber dann wäre kein Platz mehr für die Robotik, die noch ihn ihm steckt. Das scheint aktuell nicht machbar.

Insgesamt scheint mir Data für das Jahr, in dem er unterwegs ist, gar nicht mehr so krass zu sein. Die Autoren der Serie haben wohl unterschätzt wie heftig sich die Computer entwickeln. Aber das ist eigentlich auch schön, schließlich haben wir als Menschheit dann noch krassere Dinge gemacht, als man sich vorgestellt hatte.