Mit Technik aus 1946 statt dem Jahr 1960 würden nicht einmal 100 Erden genügen. (Bildquelle: Google Gemini, KI-generiert; Prompt: Alexander Köpf)

Der neue schnellste Supercomputer der Welt steht in China. LineShine erreicht im speziellen High-Performance-Linpack-Benchmark, kurz HPL, 2,198 Exaflops.

Das sind rund 2,2 Trillionen Rechenoperationen in jeder Sekunde.

Dafür kommen knapp 13,8 Millionen Prozessorkerne zum Einsatz, die etwa 42 Megawatt Leistung benötigen. Das sind gewaltige Zahlen. Und dennoch passt die 244 Tonnen schwere Maschine in ein Rechenzentrum.

Doch was wäre, wenn man dieselbe Leistung mit Technik aus dem Jahr 1960 erzielen müsste? Wie groß wäre ein derartiger Großrechner dann?

Die kurze Antwort: Eine Erde würde bei Weitem nicht reichen.

Die längere ist noch absurder. Denn selbst ein planetenumspannender Rechner wäre viel zu langsam, um es mit LineShine auch nur im Entferntesten aufzunehmen.

Was bedeutet »Technik von 1960« überhaupt?

Ganz eindeutig lässt sich das nicht beantworten. Um 1960 existierten bereits Großrechner auf Basis von Transistoren, während andere Systeme noch mit Tausenden, viel größeren Vakuumröhren arbeiteten.

Als Maßstab bietet sich jedoch der IBM 7030 Stretch an. Er wurde ab Mitte der 1950er-Jahre entwickelt. Das erste Exemplar lieferte man 1961 an das Los Alamos Scientific Laboratory in New Mexico aus, das an der Entwicklung beteiligt war.

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Der 7030 Stretch lag an der Grenze dessen, was damals technisch möglich war.

Der Großrechner nutzte erbsengroße Transistoren, Magnetkernspeicher und für seine Zeit fortschrittliche Verfahren wie Pipelining, bei dem mehrere Rechenoperationen überlappend ausgeführt werden. IBM zufolge schaffte er mehr als 30 Milliarden Multiplikationen am Tag.

Das entspricht rund 347.000 Operationen pro Sekunde.

Aus heutiger Sicht klingt das beinahe marginal. Selbst winzige Mikrocontroller bringen es auf Millionen einfacher Grundrechnungen.

Mehr als sechs Billionen Großrechner

Teilt man LineShines gemessene Leistung von rund 2,2 Exaflops durch diesen historischen Wert, landet man bei ungefähr 6,3 Billionen Stretch-Maschinen.

Die Rechnung ist bewusst grob. Denn eine Multiplikation des IBM 7030 Stretch ist nicht mit einer viel komplexeren Gleitkommaoperation im modernen HPL-Benchmark vergleichbar.

Das Ergebnis beschreibt daher lediglich eine nicht ganz exakte Größenordnung, die wohl deutlich unter dem tatsächlichen Wert liegt.

Ein vollständiges Stretch-System belegte dabei ungefähr 232 Quadratmeter. 6,3 Billionen Exemplare kämen so auf eine Stellfläche von rund 1,46 Milliarden Quadratkilometern.

Die gesamte Erdoberfläche misst aber nur etwa 510 Millionen Quadratkilometer.

Ein historischer LineShine würde also beinahe drei komplette Erdoberflächen bedecken – Land- und Wasserflächen. Kraftwerke, Kühlanlagen, Werkstätten, Straßen und Ersatzteillager noch gar nicht mitgezählt.

Selbst wenn man nur den eigentlichen Prozessorbereich des 7030 Stretch berücksichtigt, bliebe das Ergebnis grotesk. Dieser belegte ungefähr ein Drittel der Gesamtfläche. Alle Prozessoren zusammen bräuchten demnach rund 530 Millionen Quadratkilometer.

Also ein wenig mehr als die gesamte Oberfläche unseres Planeten.

Mit Röhren wären es sogar mehr als 100 Erden

Der ENIAC. Hier per KI nachkoloriert. (Bildquelle: U.S. Army Photo)

Noch extremer wird es mit dem 1946 vorgestellten ENIAC. Er bestand aus fast 18.000 Vakuumröhren, wog rund 30 Tonnen und schaffte etwa 5.000 Additionen pro Sekunde.

Rechnerisch wären daher rund 440 Billionen ENIACs nötig, um LineShine aufzuwiegen. Nebeneinandergestellt würden sie mehr als 70 Milliarden Quadratkilometer beanspruchen – deutlich über 100 Erdoberflächen.

Der Vergleich ist methodisch grob, weil der ENIAC keine moderne Gleitkommaarchitektur besaß. Gerade deshalb dient er oft als Paradebeispiel dafür, wie groß der Technologiesprung von damals auf heute ist.

Ein Strombedarf jenseits jeder Vorstellung

Die Fläche wäre allerdings nur das erste Problem.

Allein die Verarbeitungseinheiten eines Stretch benötigten ungefähr 21 Kilowatt. Hochgerechnet auf 6,3 Billionen davon, ergeben sich rund 132 Petawatt.

LineShine selbst kommt mit etwa 42 Megawatt aus.

Der historische Nachbau würde damit mehr als drei Milliarden Mal so viel Leistung benötigen. Speicher, Peripherie und zusätzliche Kühlung sind dabei noch nicht vollständig berücksichtigt.

Nur um das in Relation zu setzen: Alle Länder der Welt zusammen kamen im Jahr 2024 auf einen Energiebedarf, der im Mittel einer kontinuierlichen Leistung von etwa 19 Terawatt entsprach. Der weltweite Strombedarf kam auf ungefähr 3,5 Terawatt elektrischer Leistung.

Mit ENIACs würde die Rechnung endgültig den Boden der Realität verlassen. Hunderte Billionen Anlagen würden eine Leistung im Bereich von Dutzenden Exawatt verlangen.

Eine solche Energiemenge ließe sich weder erzeugen und verteilen noch als Abwärme abführen.

Der ENIAC würde also nicht an fehlenden Rechenoperationen scheitern, sondern den Planeten schon beim Einschalten massiv überfordern.

Selbst der deutlich sparsamere IBM 7030 Stretch wäre für die Erde bereits zu viel, sofern nicht fast die gesamte einfallende Sonnenenergie von etwa 174 Petawatt verlustfrei genutzt würde – was aufgrund von Wirkungsgraden bei verschiedenen Umwandlungsprozessen allerdings unrealistisch ist.

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Selbst Licht wäre zu langsam

Doch nehmen wir für einen Moment an, Fläche, Material und Energie wären kein Problem. Selbst dann könnte diese Maschine ihre theoretisch addierte Leistung nicht nutzen.

Der erste Gegner wäre ausgerechnet die Lichtgeschwindigkeit.

Würde man die Fläche der Stretch-Anlage ungefähr quadratisch anordnen, wäre jede Seite rund 38.000 Kilometer lang. Ein Signal bräuchte selbst bei Vakuumlichtgeschwindigkeit etwa 0,13 Sekunden von einem Ende zum anderen.

Auf eine Antwort vom gegenüberliegenden Rand müsste ein Rechner daher mindestens eine Viertelsekunde warten. In echten Leitungen würde das noch länger dauern. Denn in Kupfer reisen Signale typischerweise mit etwa 66 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

Für uns klingt eine Viertelsekunde zwar nach einem Wimpernschlag, für einen Computer ist das jedoch eine Ewigkeit, die das gesamte System in den Stillstand zwingt. Denn während das Signal hin und zurück reist, liegen Hunderttausende Taktzyklen brach.

Zudem müssen LineShines Prozessoren beim HPL-Benchmark nicht einfach unabhängig voneinander rechnen. Sie bearbeiten gemeinsam ein gewaltiges lineares Gleichungssystem, verschieben Datenblöcke und tauschen fortlaufend Zwischenergebnisse aus.

Es reicht also nicht, Billionen historische Rechner aufzustellen und ihre Leistung am Ende zusammenzuzählen.

Mit wachsender Entfernung müssten sie immer länger aufeinander warten. Irgendwann brächte jeder zusätzliche Rechner keinen Geschwindigkeitsgewinn mehr. Er würde den Verbund sogar langsamer machen.

Der planetengroße LineShine wäre deshalb kein Supercomputer.

Er wäre ein weltenumspannendes Netz aus Recheninseln, die kaum miteinander kommunizieren könnten.

Zehntausende Defekte pro Sekunde

Außerdem befände sich der gigantische Rechner permanent im Ausnahmezustand durch Ausfälle.

Selbst wenn wir großzügig annehmen, jeder Stretch liefe im Durchschnitt zehn Jahre ohne Defekt, käme es bei 6,3 Billionen Exemplaren statistisch zu rund 20.000 vollständig ausfallenden Rechnern pro Sekunde.

Der Verbund müsste also über Redundanzen verfügen, Ergebnisse mehrfach berechnen, defekte Bereiche umgehen und laufend Zwischenstände speichern. Ein erheblicher Teil seiner Leistung entfiele demnach auf den Selbsterhalt.

Und auch die Produktion solcher Maschinen wäre aussichtslos. Selbst eine vollkommen unrealistische Fabrik, die jede Sekunde einen vollständigen Stretch baut, bräuchte für alle Systeme ungefähr 200.000 Jahre.

Die ersten Maschinen wären längst zerfallen, bevor die letzte das Fließband verlässt.

Warum moderne Rechner nicht nur kleiner sind

Moderne Supercomputer sind deshalb nicht bloß alte Großrechner, die man geschrumpft und vielfach nebeneinandergestellt hat.

Ihr Fortschritt beruht auf Milliarden eng integrierter, nur wenige Nanometer großer Transistoren, vergleichsweise kurzen Signalwegen, schnellen Speichern, spezialisierten Recheneinheiten, Hochgeschwindigkeitsnetzen, Fehlerkorrektur und Software, die all das dirigiert.

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Das einfache Skalieren unterschätzt den Fortschritt.

Auf dem Papier könnten Billionen historische Computer zwar genügend Einzeloperationen liefern, in der Realität könnten sie jedoch weder schnell genug kommunizieren noch zuverlässig arbeiten, mit Strom versorgt oder gekühlt werden. Außerdem würde die Abwärme die Erderwärmung massiv in die Höhe treiben.

Zumal Kraftwerke noch gar nicht eingerechnet sind. Das wiederum bedeutet, dass die Gesamtabwärme viel größer wäre als die aufgenommene Leistung der riesigen Maschine.

Die Antwort auf die Ausgangsfrage lautet deshalb nicht nur: Mit Technik von 1960 wäre der schnellste Supercomputer der Welt ungefähr drei Erdoberflächen groß.

Sie lautet vielmehr: Er ließe sich gar nicht erst als zusammenhängender Supercomputer bauen.

Seine Größe wäre nicht nur die Folge seiner Langsamkeit.

Sie wäre auch ein Grund dafür.


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