Quantumrun

ΠΙΣΤΩΣΗ ΕΙΚΟΝΑΣ: Quantumrun

Γιατί οι χώρες ανταγωνίζονται για την κατασκευή των μεγαλύτερων υπερυπολογιστών; Το μέλλον των υπολογιστών P6

David Tal, Εκδότης, Μελλοντολόγος
@DavidTalWrites
LinkedIn

Τρίτη, 09/15/2020 - 15:33

Όποιος ελέγχει το μέλλον των υπολογιστών, κατέχει τον κόσμο. Οι εταιρείες τεχνολογίας το γνωρίζουν. Οι χώρες το γνωρίζουν. Και αυτός είναι ο λόγος που εκείνα τα μέρη που στοχεύουν να αποκτήσουν το μεγαλύτερο αποτύπωμα στον μελλοντικό μας κόσμο βρίσκονται σε έναν πανικόβλητο αγώνα δρόμου για την κατασκευή ολοένα και πιο ισχυρών υπερυπολογιστών.

Ποιος κερδίζει; Και πώς ακριβώς θα αποδώσουν όλες αυτές οι υπολογιστικές επενδύσεις; Πριν εξερευνήσουμε αυτές τις ερωτήσεις, ας ανακεφαλαιώσουμε την κατάσταση του σύγχρονου υπερυπολογιστή.

Μια προοπτική υπερυπολογιστή

Ακριβώς όπως στο παρελθόν, ο σημερινός μέσος υπερυπολογιστής είναι ένα τεράστιο μηχάνημα, συγκρίσιμο σε μέγεθος με ένα πάρκινγκ που χωράει 40-50 αυτοκίνητα, και μπορούν να υπολογίσουν σε μια μέρα τη λύση σε έργα που θα χρειαζόταν ο μέσος προσωπικός υπολογιστής χιλιάδες χρόνια. λύσει. Η μόνη διαφορά είναι ότι όπως οι προσωπικοί μας υπολογιστές έχουν ωριμάσει σε υπολογιστική ισχύ, έτσι και οι υπερυπολογιστές μας έχουν ωριμάσει.

Για το πλαίσιο, οι σημερινοί υπερυπολογιστές ανταγωνίζονται τώρα σε κλίμακα petaflop: 1 Kilobyte = 1,000 bit 1 Megabit = 1,000 kilobytes 1 Gigabit = 1,000 Megabit 1 Terabit = 1,000 Gigabit 1 Petabit = 1,000 TerabitXNUMX

Για να μεταφράσετε την ορολογία που θα διαβάσετε παρακάτω, να ξέρετε ότι το "Bit" είναι μια μονάδα μέτρησης δεδομένων. Τα «bytes» είναι μια μονάδα μέτρησης για την αποθήκευση ψηφιακών πληροφοριών. Τέλος, το «Flop» σημαίνει πράξεις κινητής υποδιαστολής ανά δευτερόλεπτο και μετρά την ταχύτητα του υπολογισμού. Οι λειτουργίες κινητής υποδιαστολής επιτρέπουν τον υπολογισμό πολύ μεγάλων αριθμών, μια ζωτική ικανότητα για μια ποικιλία επιστημονικών και μηχανικών πεδίων και μια λειτουργία για την οποία έχουν κατασκευαστεί ειδικά οι υπερυπολογιστές. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, όταν μιλάμε για υπερυπολογιστές, η βιομηχανία χρησιμοποιεί τον όρο «flop».

Ποιος ελέγχει τους κορυφαίους υπερυπολογιστές στον κόσμο;

Όσον αφορά τη μάχη για την υπεροχή των υπερυπολογιστών, οι κορυφαίες χώρες είναι πραγματικά αυτές που θα περίμενες: κυρίως οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Κίνα, η Ιαπωνία και επιλεγμένα κράτη της ΕΕ.

Ωστόσο, όσο κι αν το μερίδιο στο παγκόσμιο top 10 κατέχει κύρος, αυτό που πραγματικά έχει σημασία είναι το μερίδιο μιας χώρας στους παγκόσμιους πόρους υπερυπολογιστών, και εδώ μια χώρα έχει προχωρήσει: η Κίνα.

Γιατί οι χώρες ανταγωνίζονται για την υπεροχή των υπερυπολογιστών

Βασισμένο σε ένα Κατάταξη 2017, η Κίνα φιλοξενεί 202 από τους ταχύτερους 500 υπερυπολογιστές στον κόσμο (40%), ενώ η Αμερική ελέγχει 144 (29%). Αλλά οι αριθμοί σημαίνουν λιγότερο από την κλίμακα υπολογισμού που μπορεί να εκμεταλλευτεί μια χώρα, και εδώ επίσης η Κίνα ελέγχει ένα επιβλητικό προβάδισμα. Εκτός από την κατοχή δύο από τους τρεις κορυφαίους υπερυπολογιστές (2018), η Κίνα απολαμβάνει επίσης το 35% της παγκόσμιας ικανότητας υπερυπολογιστών, σε σύγκριση με το 30% των ΗΠΑ.

Σε αυτό το σημείο, το φυσικό ερώτημα που πρέπει να τεθεί είναι, ποιος νοιάζεται; Γιατί οι χώρες ανταγωνίζονται για την κατασκευή όλο και ταχύτερων υπερυπολογιστών;

Λοιπόν, όπως θα περιγράψουμε παρακάτω, οι υπερυπολογιστές είναι ένα εργαλείο ενεργοποίησης. Επιτρέπουν στους επιστήμονες και τους μηχανικούς μιας χώρας να συνεχίσουν να σημειώνουν σταθερή πρόοδο (και μερικές φορές γιγάντια άλματα προς τα εμπρός) σε τομείς όπως η βιολογία, η πρόβλεψη καιρού, η αστροφυσική, τα πυρηνικά όπλα και πολλά άλλα.

Με άλλα λόγια, οι υπερυπολογιστές επιτρέπουν στον ιδιωτικό τομέα μιας χώρας να δημιουργήσει πιο κερδοφόρες προσφορές και στον δημόσιο τομέα να λειτουργεί πιο αποτελεσματικά. Κατά τη διάρκεια δεκαετιών, αυτές οι εξελίξεις που υποστηρίζονται από υπερυπολογιστές θα μπορούσαν να μεταμορφώσουν σημαντικά την οικονομική, στρατιωτική και γεωπολιτική θέση μιας χώρας.

Σε ένα πιο αφηρημένο επίπεδο, η χώρα που ελέγχει το μεγαλύτερο μερίδιο της ικανότητας υπερυπολογιστών κατέχει το μέλλον.

Σπάζοντας το φράγμα του exaflop

Δεδομένων των πραγματικοτήτων που περιγράφονται παραπάνω, δεν πρέπει να αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι οι ΗΠΑ σχεδιάζουν μια επιστροφή.

Το 2017, ο Πρόεδρος Ομπάμα ξεκίνησε την National Strategic Computing Initiative ως συνεργασία μεταξύ του Υπουργείου Ενέργειας, του Υπουργείου Άμυνας και του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών. Αυτή η πρωτοβουλία έχει ήδη απονείμει συνολικά 258 εκατομμύρια δολάρια σε έξι εταιρείες σε μια προσπάθεια έρευνας και ανάπτυξης του πρώτου υπερυπολογιστή exaflop στον κόσμο που ονομάζεται αυγή. (Για κάποια προοπτική, αυτό είναι 1,000 petaflops, περίπου η υπολογιστική ισχύς των 500 κορυφαίων υπερυπολογιστών στον κόσμο μαζί και ένα τρισεκατομμύριο φορές ταχύτερος από τον προσωπικό σας φορητό υπολογιστή.) Αυτός ο υπολογιστής πρόκειται να κυκλοφορήσει γύρω στο 2021 και θα υποστηρίξει τις ερευνητικές πρωτοβουλίες οργανισμών όπως ο Τμήμα Εσωτερικής Ασφάλειας, NASA, FBI, Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας και πολλά άλλα.

Επεξεργασία: Τον Απρίλιο του 2018, το ανακοίνωσε η αμερικανική κυβέρνηση 600 εκατομμύρια δολάρια για τη χρηματοδότηση τριών νέων υπολογιστών exaflop:

* Σύστημα ORNL παραδόθηκε το 2021 και αποδεκτό το 2022 (σύστημα ORNL) * Σύστημα LLNL παραδόθηκε το 2022 και αποδεκτό το 2023 (σύστημα LLNL) * Δυνητικό σύστημα ANL που παραδόθηκε το 2022 και έγινε αποδεκτό το 2023 (σύστημα ANL)

Δυστυχώς για τις ΗΠΑ, η Κίνα εργάζεται επίσης στον δικό της υπερυπολογιστή exaflop. Ως εκ τούτου, ο αγώνας συνεχίζεται.

Πώς οι υπερυπολογιστές θα επιτρέψουν μελλοντικές επιστημονικές ανακαλύψεις

Υπονοούμενα από παλαιότερα, οι σημερινοί και οι μελλοντικοί υπερυπολογιστές επιτρέπουν καινοτομίες σε μια σειρά από κλάδους.

Μεταξύ των πιο άμεσων βελτιώσεων που θα παρατηρήσει το κοινό είναι ότι τα καθημερινά gadget θα αρχίσουν να λειτουργούν πολύ πιο γρήγορα και καλύτερα. Τα μεγάλα δεδομένα που μοιράζονται αυτές οι συσκευές στο σύννεφο θα υποβάλλονται σε επεξεργασία πιο αποτελεσματικά από εταιρικούς υπερυπολογιστές, έτσι ώστε οι φορητοί προσωπικοί βοηθοί σας, όπως το Amazon Alexa και ο Βοηθός Google, να αρχίσουν να κατανοούν το πλαίσιο πίσω από την ομιλία σας και απαντήστε τέλεια στις περιττές σύνθετες ερωτήσεις σας. Οι τόνοι νέων φορητών συσκευών θα μας δώσουν επίσης εκπληκτικές δυνάμεις, όπως έξυπνες ωτοασπίδες που μεταφράζουν άμεσα γλώσσες σε πραγματικό χρόνο, σε στυλ Star Trek.

Ομοίως, μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 2020, μια φορά το Διαδίκτυο των Πραγμάτων ωριμάζει στις ανεπτυγμένες χώρες, σχεδόν κάθε προϊόν, όχημα, κτίριο και οτιδήποτε στα σπίτια μας θα είναι συνδεδεμένο στο διαδίκτυο. Όταν συμβεί αυτό, ο κόσμος σας θα γίνει πιο αβίαστος.

Για παράδειγμα, το ψυγείο σας θα σας στείλει μια λίστα αγορών όταν σας τελειώσει το φαγητό. Στη συνέχεια, θα μπείτε σε ένα σούπερ μάρκετ, θα διαλέξετε τη λίστα με τα τρόφιμα και θα φύγετε χωρίς να ασχοληθείτε ποτέ με ταμείο ή ταμείο—τα αντικείμενα θα χρεωθούν αυτόματα από τον τραπεζικό σας λογαριασμό τη δεύτερη έξοδο από το κτίριο. Όταν βγείτε στο πάρκινγκ, θα σας περιμένει ήδη ένα αυτοοδηγούμενο ταξί με το πορτμπαγκάζ ανοιχτό για να αποθηκεύσει τις βαλίτσες σας και να σας οδηγήσει στο σπίτι.

Αλλά ο ρόλος που θα παίξουν αυτοί οι μελλοντικοί υπερυπολογιστές σε μακροοικονομικό επίπεδο θα είναι πολύ μεγαλύτερος. Μερικά παραδείγματα:

Ψηφιακές προσομοιώσεις: Οι υπερυπολογιστές, ειδικά στην κλίμακα exa, θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να δημιουργήσουν πιο ακριβείς προσομοιώσεις βιολογικών συστημάτων, όπως μετεωρολογικές προβλέψεις και μακροπρόθεσμα μοντέλα κλιματικής αλλαγής. Ομοίως, θα τα χρησιμοποιήσουμε για να δημιουργήσουμε καλύτερες προσομοιώσεις κυκλοφορίας που μπορούν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη αυτοοδηγούμενων αυτοκινήτων.

Ημιαγωγοί: Τα σύγχρονα μικροτσίπ έχουν γίνει πολύ περίπλοκα για ομάδες ανθρώπων να μπορούν να σχεδιάσουν αποτελεσματικά τον εαυτό τους. Για το λόγο αυτό, το προηγμένο λογισμικό υπολογιστών και οι υπερυπολογιστές παίρνουν όλο και περισσότερο ηγετικό ρόλο στην αρχιτεκτονική των υπολογιστών του αύριο.

Γεωργία: Οι μελλοντικοί υπερυπολογιστές θα επιτρέψουν την ανάπτυξη νέων φυτών που θα είναι ανθεκτικά στην ξηρασία, τη ζέστη και το αλμυρό νερό, καθώς και θρεπτικά—απαραίτητο έργο για τη διατροφή των επόμενων δύο δισεκατομμυρίων ανθρώπων που προβλέπεται να εισέλθουν στον κόσμο μέχρι το 2050. Διαβάστε περισσότερα στο Το μέλλον του ανθρώπινου πληθυσμού σειρές.

Μεγάλο φαρμακείο: Οι φαρμακευτικές εταιρείες φαρμάκων θα αποκτήσουν επιτέλους τη δυνατότητα να επεξεργάζονται πλήρως ένα τεράστιο φάσμα γονιδιωμάτων ανθρώπου, ζώων και φυτών που θα βοηθήσουν στη δημιουργία νέων φαρμάκων και θεραπειών για μια ποικιλία κοινών και όχι και τόσο κοινών ασθενειών στον κόσμο. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο κατά τη διάρκεια νέων εστιών ιού, όπως ο φόβος του Έμπολα του 2015 από την Ανατολική Αφρική. Οι μελλοντικές ταχύτητες επεξεργασίας θα επιτρέψουν στις φαρμακευτικές εταιρείες να αναλύσουν το γονιδίωμα ενός ιού και να κατασκευάσουν εξατομικευμένα εμβόλια εντός ημερών αντί για εβδομάδες ή μήνες. Διαβάστε περισσότερα στο δικό μας Μέλλον της Υγείας σειρές.

Η εθνική ασφάλεια: Αυτός είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο η κυβέρνηση επενδύει τόσο βαριά στην ανάπτυξη υπερυπολογιστών. Πιο ισχυροί υπερυπολογιστές θα βοηθήσουν τους μελλοντικούς στρατηγούς να δημιουργήσουν ακριβείς στρατηγικές μάχης για οποιαδήποτε κατάσταση μάχης. θα βοηθήσει στο σχεδιασμό πιο αποτελεσματικών οπλικών συστημάτων και θα βοηθήσει τις αρχές επιβολής του νόμου και τις υπηρεσίες κατασκοπείας να εντοπίζουν καλύτερα πιθανές απειλές πολύ πριν μπορέσουν να βλάψουν εγχώριους πολίτες.

Τεχνητή νοημοσύνη

Και μετά ερχόμαστε στο αμφιλεγόμενο θέμα της τεχνητής νοημοσύνης (AI). Οι ανακαλύψεις που θα δούμε στην πραγματική τεχνητή νοημοσύνη κατά τις δεκαετίες του 2020 και του 2030 εξαρτώνται εξ ολοκλήρου από την ακατέργαστη ισχύ των μελλοντικών υπερυπολογιστών. Τι θα γινόταν όμως αν οι υπερυπολογιστές που υπαινίχθηκαν σε όλο αυτό το κεφάλαιο θα μπορούσαν να καταστούν απαρχαιωμένοι από μια εντελώς νέα κατηγορία υπολογιστών;

Καλώς ορίσατε στους κβαντικούς υπολογιστές—το τελευταίο κεφάλαιο αυτής της σειράς απέχει μόλις ένα κλικ.