Quantumrun

KREDIT ZA SLIKO: Quantumrun

Zakaj države tekmujejo v izdelavi največjih superračunalnikov? Prihodnost računalnikov P6

David Tal, založnik, futurist
@DavidTalPiše
LinkedIn

Torek, 09 - 15:2020

Kdor nadzoruje prihodnost računalništva, je lastnik sveta. Tehnološka podjetja to vedo. Države to vedo. In zato so tiste stranke, ki si prizadevajo imeti največji odtis v našem prihodnjem svetu, v panični tekmi za gradnjo vedno močnejših superračunalnikov.

Kdo je zmagovalec? In kako natančno se bodo vse te računalniške naložbe povrnile? Preden raziščemo ta vprašanja, povzamemo stanje sodobnega superračunalnika.

Superračunalniška perspektiva

Tako kot v preteklosti je tudi današnji povprečni superračunalnik ogromen stroj, po velikosti primerljiv s parkiriščem, ki sprejme 40-50 avtomobilov, in lahko v enem dnevu izračunajo rešitev projektov, za katere bi povprečni osebni računalnik potreboval tisoče let. rešiti. Edina razlika je, da tako kot so naši osebni računalniki dozoreli v računalniški moči, so tudi naši superračunalniki.

Za kontekst, današnji superračunalniki zdaj tekmujejo na lestvici petaflop: 1 kilobajt = 1,000 bitov 1 megabit = 1,000 kilobajtov 1 gigabit = 1,000 megabitov 1 terabit = 1,000 gigabitov 1 petabit = 1,000 terabitov

Če želite prevesti žargon, ki ga boste prebrali spodaj, vedite, da je 'Bit' merska enota podatkov. 'Bajti' so merska enota za shranjevanje digitalnih informacij. Nazadnje, 'Flop' pomeni operacije s plavajočo vejico na sekundo in meri hitrost računanja. Operacije s plavajočo vejico omogočajo računanje zelo dolgih števil, kar je bistvena sposobnost za različna znanstvena in inženirska področja ter funkcija, za katero so posebej zgrajeni superračunalniki. Zato industrija, ko govori o superračunalnikih, uporablja izraz 'flop'.

Kdo nadzoruje vrhunske svetovne superračunalnike?

Ko gre za boj za superračunalniško prevlado, so vodilne države res tiste, ki bi jih pričakovali: predvsem ZDA, Kitajska, Japonska in izbrane države EU.

Ne glede na to, kolikor ima prestiž delež med 10 najboljših na svetu, je resnično pomemben delež države v svetovnih superračunalniških virih in tukaj je ena država potegnila naprej: Kitajska.

Zakaj države tekmujejo za superračunalniško prevlado

Na podlagi Uvrstitev 2017Kitajska je dom 202 od 500 najhitrejših superračunalnikov na svetu (40 %), medtem ko jih Amerika nadzoruje 144 (29 %). Toda številke pomenijo manj kot obseg računalništva, ki ga država lahko izkoristi, in tudi tukaj ima Kitajska vodilno vlogo; Poleg lastništva dveh od treh najboljših superračunalnikov (2018) ima Kitajska tudi 35 odstotkov svetovne superračunalniške zmogljivosti v primerjavi s 30 odstotki ZDA.

Na tej točki se postavlja naravno vprašanje, koga briga? Zakaj države tekmujejo pri izdelavi vse hitrejših superračunalnikov?

No, kot bomo opisali spodaj, so superračunalniki orodje, ki omogoča. Znanstvenikom in inženirjem v državi omogočajo stalen napredek (in včasih velike skoke naprej) na področjih, kot so biologija, vremenska napoved, astrofizika, jedrsko orožje in drugo.

Z drugimi besedami, superračunalniki zasebnemu sektorju države omogočajo, da ustvari bolj donosne ponudbe, javnemu sektorju pa omogoča učinkovitejše delovanje. V desetletjih bi lahko ta napredek, ki ga podpirajo superračunalniki, bistveno spremenil gospodarski, vojaški in geopolitični položaj države.

Na bolj abstraktni ravni je država, ki nadzoruje največji delež superračunalniških zmogljivosti, lastnica prihodnosti.

Prebijanje ovire exaflop

Glede na zgoraj opisano realnost ne bi smelo biti presenečenje, da ZDA načrtujejo vrnitev.

Leta 2017 je predsednik Obama sprožil Nacionalno strateško računalniško pobudo kot partnerstvo med Ministrstvom za energijo, Ministrstvom za obrambo in Nacionalno znanstveno fundacijo. Ta pobuda je že dodelila skupno 258 milijonov dolarjev šestim podjetjem za raziskave in razvoj prvega superračunalnika exaflop na svetu, imenovanega aurora. (Iz neke perspektive je to 1,000 petaflopov, kar je približno računska moč 500 najboljših svetovnih superračunalnikov skupaj, in trilijonkrat hitreje kot vaš osebni prenosnik.) Ta računalnik naj bi izšel okoli leta 2021 in bo podpiral raziskovalne pobude organizacij, kot je Ministrstvo za domovinsko varnost, NASA, FBI, Nacionalni inštitut za zdravje itd.

Uredi: aprila 2018 je sporočila ameriška vlada 600 milijonov dolarjev za financiranje treh novih računalnikov exaflop:

* Sistem ORNL dostavljen leta 2021 in sprejet leta 2022 (sistem ORNL) * Sistem LLNL dostavljen leta 2022 in sprejet leta 2023 (sistem LLNL) * Potencialni sistem ANL dostavljen leta 2022 in sprejet leta 2023 (sistem ANL)

Na žalost ZDA tudi Kitajska dela na lastnem superračunalniku exaflop. Zato se dirka nadaljuje.

Kako bodo superračunalniki omogočili prihodnje znanstvene preboje

Kot smo že prej nakazali, sedanji in prihodnji superračunalniki omogočajo preboj v vrsti disciplin.

Med najbolj takojšnjimi izboljšavami, ki jih bo javnost opazila, je ta, da bodo vsakodnevni pripomočki začeli delovati veliko hitreje in bolje. Velike podatke, ki jih te naprave delijo v oblak, bodo superračunalniki podjetja učinkoviteje obdelali, tako da bodo vaši mobilni osebni pomočniki, kot sta Amazon Alexa in Google Assistant, začeli razumeti kontekst za vašim govorom in popoln odgovor na vaša nepotrebno zapletena vprašanja. Tone novih nosljivih naprav nam bodo dale tudi neverjetne moči, kot so pametni ušesni čepki, ki takoj prevajajo jezike v realnem času, v slogu Zvezdnih stez.

Prav tako do sredine 2020-ih enkrat internet stvari dozoreva v razvitih državah, bo skoraj vsak izdelek, vozilo, zgradba in vse v naših domovih povezano s spletom. Ko se to zgodi, bo vaš svet postal lažji.

Hladilnik vam bo na primer poslal SMS z nakupovalnim seznamom, ko vam zmanjka hrane. Nato boste stopili v supermarket, izbrali omenjeni seznam živilskih izdelkov in odšli ven, ne da bi se sploh obrnili na blagajno ali blagajno – izdelki bodo samodejno bremenjeni z vašega bančnega računa, ko boste zapustili stavbo. Ko boste stopili na parkirišče, vas bo z odprtim prtljažnikom že čakal samovozeči taksi, da pospravi vaše torbe in vas odpelje domov.

Toda vloga, ki jo bodo imeli ti prihodnji superračunalniki na makro ravni, bo veliko večja. Nekaj primerov:

Digitalne simulacije: Superračunalniki, zlasti na ravni eksa, bodo znanstvenikom omogočili izdelavo natančnejših simulacij bioloških sistemov, kot so vremenske napovedi in dolgoročni modeli podnebnih sprememb. Prav tako jih bomo uporabili za ustvarjanje boljših prometnih simulacij, ki lahko pomagajo pri razvoju samovozečih avtomobilov.

Polprevodniki: Sodobni mikročipi so postali veliko preveč zapleteni, da bi jih skupine ljudi lahko učinkovito oblikovale same. Iz tega razloga napredna računalniška programska oprema in superračunalniki vse bolj prevzemajo vodilno vlogo pri oblikovanju računalnikov prihodnosti.

Kmetijstvo: Prihodnji superračunalniki bodo omogočili razvoj novih rastlin, ki bodo odporne na sušo, vročino in slano vodo, pa tudi hranljive – bistveno delo, potrebno za prehrano naslednjih dveh milijard ljudi, ki naj bi na svet prišli do leta 2050. Preberite več v našem Prihodnost človeške populacije seriji.

Velika farma: Farmacevtska farmacevtska podjetja bodo končno pridobila možnost popolne obdelave velikega števila človeških, živalskih in rastlinskih genomov, kar bo pomagalo pri ustvarjanju novih zdravil in zdravljenja za vrsto svetovnih pogostih in manj pogostih bolezni. To je še posebej uporabno med novimi izbruhi virusov, kot je leta 2015 strah pred ebolo iz vzhodne Afrike. Prihodnje hitrosti obdelave bodo farmacevtskim podjetjem omogočile analizo genoma virusa in izdelavo prilagojenih cepiv v nekaj dneh namesto v tednih ali mesecih. Preberite več v našem Prihodnost zdravja seriji.

nacionalna varnost: To je glavni razlog, zakaj vlada tako veliko vlaga v razvoj superračunalnikov. Zmogljivejši superračunalniki bodo bodočim generalom pomagali ustvariti natančne bojne strategije za vsako bojno situacijo; pomagalo bo oblikovati učinkovitejše oborožitvene sisteme, organom kazenskega pregona in vohunskim agencijam pa bo pomagalo bolje identificirati potencialne grožnje, veliko preden lahko škodujejo domačim civilistom.

umetna inteligenca

In potem pridemo do kontroverzne teme umetne inteligence (AI). Preboji, ki jih bomo videli na področju prave umetne inteligence v 2020-ih in 2030-ih, so v celoti odvisni od surove moči prihodnjih superračunalnikov. Kaj pa, če bi superračunalnike, na katere smo namigovali v celotnem tem poglavju, lahko naredili zastarele s povsem novim razredom računalnikov?

Dobrodošli v kvantnih računalnikih – zadnje poglavje te serije je le en klik stran.