Quantumrun

BILDEKREDITT: Quantumrun

Hvorfor konkurrerer land om å bygge de største superdatamaskinene? Fremtiden til datamaskiner P6

David Tal, utgiver, fremtidsforsker
@DavidTalWrites
Linkedin

tirsdag 09 - 15:2020

Den som kontrollerer fremtiden for databehandling, eier verden. Teknologiselskaper vet det. Land vet det. Og det er derfor de partiene som har som mål å eie det største fotavtrykket på vår fremtidige verden, er i et panisk kappløp for å bygge stadig kraftigere superdatamaskiner.

Hvem vinner ut? Og nøyaktig hvordan vil alle disse datainvesteringene lønne seg? Før vi utforsker disse spørsmålene, la oss oppsummere tilstanden til den moderne superdatamaskinen.

Et superdatamaskinperspektiv

Akkurat som tidligere, er dagens gjennomsnittlige superdatamaskin en massiv maskin, sammenlignbar i størrelse med en parkeringsplass som har plass til 40-50 biler, og de kan på en dag beregne løsningen på prosjekter hva som ville tatt den gjennomsnittlige personlige datamaskinen tusenvis av år å løse. Den eneste forskjellen er at akkurat som våre personlige datamaskiner har modnet i datakraft, så har også våre superdatamaskiner blitt det.

For kontekst konkurrerer dagens superdatamaskiner nå på en petaflop-skala: 1 kilobyte = 1,000 biter 1 megabit = 1,000 kilobyte 1 gigabit = 1,000 megabit 1 terabit = 1,000 gigabit 1 petabit = 1,000 terabit

For å oversette sjargongen du skal lese nedenfor, vet at en "Bit" er en enhet for datamåling. 'Bytes' er en måleenhet for digital informasjonslagring. Til slutt står 'Flop' for flyttalloperasjoner per sekund og måler beregningshastigheten. Flytepunktoperasjoner tillater beregning av svært lange tall, en vital evne for en rekke vitenskapelige og tekniske felt, og en funksjon som superdatamaskiner er spesielt bygget for. Dette er grunnen til at industrien bruker begrepet "flopp" når vi snakker om superdatamaskiner.

Hvem kontrollerer verdens beste superdatamaskiner?

Når det kommer til kampen om superdatamaskinoverlegenhet, er de ledende landene virkelig de du forventer: hovedsakelig USA, Kina, Japan og utvalgte EU-stater.

Men så mye som å plante en eierandel i den globale topp 10 har prestisje, det som virkelig betyr noe er et lands andel av verdens superdataressurser, og her har ett land trukket foran: Kina.

Hvorfor land konkurrerer om superdatamaskinoverlegenhet

Basert på en 2017-rangering, Kina er hjemsted for 202 av verdens raskeste 500 superdatamaskiner (40 %), mens Amerika kontrollerer 144 (29 %). Men tall betyr mindre enn omfanget av beregninger et land kan utnytte, og også her kontrollerer Kina en ledende ledelse; bortsett fra å eie to av de tre beste superdatamaskinene (2018), har Kina også 35 prosent av verdens superdatamaskinkapasitet, sammenlignet med USAs 30 prosent.

På dette tidspunktet er det naturlige spørsmålet å stille, hvem bryr seg? Hvorfor konkurrerer land om å bygge stadig raskere superdatamaskiner?

Vel, som vi skal skissere nedenfor, er superdatamaskiner et aktiveringsverktøy. De lar et lands forskere og ingeniører fortsette å gjøre jevn fremgang (og noen ganger gigantiske sprang fremover) innen felt som biologi, værvarsling, astrofysikk, atomvåpen og mer.

Med andre ord lar superdatamaskiner et lands private sektor bygge mer lønnsomme tilbud og dens offentlige sektor operere mer effektivt. I løpet av flere tiår kan disse superdatamaskinaktiverte fremskritt endre et lands økonomiske, militære og geopolitiske status betydelig.

På et mer abstrakt nivå er det landet som kontrollerer den største andelen av superdatakapasiteten som eier fremtiden.

Bryte exaflop-barrieren

Gitt realitetene som er skissert ovenfor, burde det ikke komme som en overraskelse at USA planlegger et comeback.

I 2017 lanserte president Obama National Strategic Computing Initiative som et partnerskap mellom Department of Energy, Department of Defense og National Science Foundation. Dette initiativet har allerede tildelt totalt 258 millioner dollar til seks selskaper i et forsøk på å forske på og utvikle verdens første exaflop superdatamaskin kalt Aurora. (For et visst perspektiv er det 1,000 petaflops, omtrentlig beregningskraften til verdens 500 beste superdatamaskiner til sammen, og en billion ganger raskere enn din personlige bærbare datamaskin.) Denne datamaskinen er satt til utgivelse rundt 2021 og vil støtte forskningsinitiativene til organisasjoner som Department of Homeland Security, NASA, FBI, National Institutes of Health og mer.

Edit: I april 2018 ble USAs regjering kunngjorde 600 millioner dollar for å finansiere tre nye exaflop-datamaskiner:

* ORNL-system levert i 2021 og akseptert i 2022 (ORNL-system) * LLNL-system levert i 2022 og akseptert i 2023 (LLNL-system) * ANL Potential System levert i 2022 og akseptert i 2023 (ANL-system)

Dessverre for USA jobber Kina også med sin egen exaflop-superdatamaskin. Derfor fortsetter løpet.

Hvordan superdatamaskiner vil muliggjøre fremtidige vitenskapelige gjennombrudd

Antydet tidligere, nåværende og fremtidige superdatamaskiner muliggjør gjennombrudd innen en rekke disipliner.

Blant de mest umiddelbare forbedringene publikum vil legge merke til er at hverdagslige gadgets vil begynne å fungere mye raskere og bedre. De store dataene disse enhetene deler inn i skyen vil bli behandlet mer effektivt av bedriftens superdatamaskiner, slik at dine mobile personlige assistenter, som Amazon Alexa og Google Assistant, vil begynne å forstå konteksten bak talen din og svar perfekt på unødvendig komplekse spørsmål. Tonnevis av nye wearables vil også gi oss fantastiske krefter, som smarte ørepropper som umiddelbart oversetter språk i sanntid, Star Trek-stil.

På samme måte, på midten av 2020-tallet, en gang tingenes internett modnes i utviklede land, vil nesten alle produkter, kjøretøy, bygninger og alt i hjemmene våre være netttilkoblet. Når dette skjer, vil din verden bli mer uanstrengt.

Kjøleskapet ditt vil for eksempel sende deg en handleliste når du går tom for mat. Du vil deretter gå inn i et supermarked, plukke ut nevnte liste over matvarer og gå ut uten noen gang å snakke med en kasserer eller kasseapparat – varene vil automatisk bli belastet bankkontoen din i det sekundet du går ut av bygningen. Når du går ut til parkeringsplassen, vil en selvkjørende taxi allerede vente på deg med bagasjerommet åpent for å oppbevare bagasjen og kjøre deg hjem.

Men rollen disse fremtidige superdatamaskinene vil spille på makronivå vil være langt større. Noen få eksempler:

Digitale simuleringer: Superdatamaskiner, spesielt på exascale, vil tillate forskere å bygge mer presise simuleringer av biologiske systemer, som værmeldinger og langsiktige klimaendringer. På samme måte vil vi bruke dem til å lage bedre trafikksimuleringer som kan hjelpe utviklingen av selvkjørende biler.

Halvledere: Moderne mikrobrikker har blitt altfor komplekse til at team av mennesker effektivt kan designe seg selv. Av denne grunn tar avansert dataprogramvare og superdatamaskiner i økende grad en ledende rolle når det gjelder å bygge morgendagens datamaskiner.

Såing av bønnene: Fremtidige superdatamaskiner vil muliggjøre utvikling av nye planter som er motstandsdyktige mot tørke, varme og saltvann, så vel som næringsrike – viktig arbeid som er nødvendig for å mate de neste to milliarder menneskene som forventes å komme inn i verden innen 2050. Les mer i vår Fremtiden for menneskelig befolkning serien.

Stor farmasi: Farmasøytiske legemiddelfirmaer vil endelig få muligheten til å fullbehandle et enormt utvalg av menneske-, dyre- og plante-genomer som vil hjelpe til med å lage nye legemidler og behandlinger for en rekke av verdens vanlige og ikke-så-vanlige sykdommer. Dette er spesielt nyttig under nye virusutbrudd, som 2015 Ebola-skrekk fra Øst-Afrika. Fremtidige prosesseringshastigheter vil tillate farmasøytiske selskaper å analysere et viruss genom og bygge tilpassede vaksiner i løpet av dager i stedet for uker eller måneder. Les mer i vår Fremtiden for helse serien.

nasjonal sikkerhet: Dette er hovedgrunnen til at regjeringen satser så mye på utvikling av superdatamaskiner. Kraftigere superdatamaskiner vil hjelpe fremtidige generaler med å lage presise kampstrategier for enhver kampsituasjon; det vil hjelpe til med å designe mer effektive våpensystemer, og det vil hjelpe rettshåndhevelse og spionbyråer bedre å identifisere potensielle trusler lenge før de kan skade sivile innenlands.

Kunstig intelligens

Og så kommer vi til det kontroversielle temaet kunstig intelligens (AI). Gjennombruddene vi vil se i ekte kunstig intelligens i løpet av 2020- og 2030-årene avhenger helt av råkraften til fremtidige superdatamaskiner. Men hva om superdatamaskinene vi antydet gjennom hele dette kapittelet kunne bli foreldet av en helt ny klasse datamaskiner?

Velkommen til kvantedatamaskiner – det siste kapittelet i denne serien er bare et klikk unna.