Quantumrun

BEELDKREDIET: Quantumrun

Hoekom ding lande mee om die grootste superrekenaars te bou? Toekoms van rekenaars P6

David Tal, uitgewer, toekomskundige
@DavidTalWrites
LinkedIn

Di, 09 / 15 / 2020 - 15: 33

Wie ook al die toekoms van rekenaars beheer, besit die wêreld. Tegniese maatskappye weet dit. Lande weet dit. En dit is hoekom daardie partye wat daarop gemik is om die grootste voetspoor op ons toekomstige wêreld te besit, in 'n paniekbevange wedloop is om toenemend kragtige superrekenaars te bou.

Wie wen uit? En presies hoe sal al hierdie rekenaarbeleggings afbetaal? Voordat ons hierdie vrae ondersoek, laat ons die toestand van die moderne superrekenaar opsom.

'n Superrekenaarperspektief

Net soos in die verlede, is vandag se gemiddelde superrekenaar 'n massiewe masjien, vergelykbaar in grootte met 'n parkeerterrein wat 40-50 motors hou, en hulle kan in 'n dag die oplossing vir projekte bereken wat die gemiddelde persoonlike rekenaar duisende jare sal neem om oplos. Die enigste verskil is dat net soos ons persoonlike rekenaars volwasse geword het in rekenaarkrag, so het ons superrekenaars ook.

Vir konteks, kompeteer vandag se superrekenaars nou op 'n petaflop-skaal: 1 Kilogreep = 1,000 1 bisse 1,000 Megabit = 1 1,000 kilogrepe 1 Gigabit = 1,000 1 Megabits 1,000 Terabit = XNUMX XNUMX Gigabits XNUMX Petabit = XNUMX XNUMX Terabit

Om die jargon wat jy hieronder sal lees te vertaal, weet dat 'n 'Bit' 'n eenheid van datameting is. 'Bytes' is 'n maateenheid vir digitale inligtingberging. Laastens, 'Flop' staan vir drywende punt bewerkings per sekonde en meet die spoed van berekening. Swaaipunt-bewerkings laat die berekening van baie lang getalle toe, 'n noodsaaklike vermoë vir 'n verskeidenheid wetenskaplike en ingenieursvelde, en 'n funksie waarvoor superrekenaars spesifiek gebou is. Dit is hoekom, wanneer oor superrekenaars gepraat word, die industrie die term 'flop' gebruik.

Wie beheer die wêreld se top superrekenaars?

Wat die stryd om superrekenaar-oorheersing betref, is die voorste lande werklik wie jy sou verwag: hoofsaaklik die Verenigde State, China, Japan en uitgesoekte EU-state.

Soveel as om 'n aandeel in die wêreldwye top-10 te plant, hou egter aansien in, wat werklik saak maak, is 'n land se aandeel van die wêreld se superrekenaarhulpbronne, en hier het een land vooruit getrek: China.

Waarom lande meeding om superrekenaar-oorheersing

Gebaseer op 'n 2017-ranglys, China is die tuiste van 202 van die wêreld se vinnigste 500 superrekenaars (40%), terwyl Amerika 144 (29%) beheer. Maar getalle beteken minder as die skaal van rekenaars wat 'n land kan ontgin, en ook hier beheer China 'n groot voorsprong; afgesien van die besit van twee van die top drie superrekenaars (2018), geniet China ook 35 persent van die wêreld se superrekenaarkapasiteit, vergeleke met die VSA se 30 persent.

Op hierdie stadium is die natuurlike vraag om te vra, wie gee om? Waarom ding lande mee om steeds vinniger superrekenaars te bou?

Wel, soos ons hieronder sal uiteensit, is superrekenaars 'n instaatstellende hulpmiddel. Hulle laat 'n land se wetenskaplikes en ingenieurs voort om bestendige vordering te maak (en soms reuse spronge vorentoe) op gebiede soos biologie, weervoorspelling, astrofisika, kernwapens, en meer.

Met ander woorde, superrekenaars laat 'n land se private sektor toe om meer winsgewende aanbiedinge te bou en sy openbare sektor om meer doeltreffend te funksioneer. Oor dekades kan hierdie superrekenaar-geaktiveerde vooruitgang 'n land se ekonomiese, militêre en geopolitieke status aansienlik verander.

Op 'n meer abstrakte vlak besit die land wat die grootste deel van superrekenaarkapasiteit beheer, die toekoms.

Breek die exaflop-versperring

Gegewe die realiteite wat hierbo uiteengesit is, behoort dit nie 'n verrassing te wees dat die VSA 'n terugkeer beplan nie.

In 2017 het president Obama die Nasionale Strategiese Rekenaar-inisiatief van stapel gestuur as 'n vennootskap tussen die Departement van Energie, Departement van Verdediging en Nasionale Wetenskapstigting. Hierdie inisiatief het reeds 'n totaal van $258 miljoen aan ses maatskappye toegeken in 'n poging om die wêreld se eerste exaflop superrekenaar genaamd na te vors en te ontwikkel Aurora. (Vir 'n sekere perspektief is dit 1,000 500 petaflops, rofweg die rekenkrag van die wêreld se top 2021 superrekenaars saam, en 'n triljoen keer vinniger as jou persoonlike skootrekenaar.) Hierdie rekenaar is gereed vir vrystelling omstreeks XNUMX en sal die navorsingsinisiatiewe van organisasies soos die Departement van Binnelandse Veiligheid, NASA, die FBI, die National Institutes of Health, en meer.

Edit: In April 2018 het die Amerikaanse regering aangekondig $600 miljoen om drie nuwe exaflop-rekenaars te finansier:

* ORNL-stelsel afgelewer in 2021 en aanvaar in 2022 (ORNL-stelsel) * LLNL-stelsel afgelewer in 2022 en aanvaar in 2023 (LLNL-stelsel) * ANL-potensiaalstelsel afgelewer in 2022 en aanvaar in 2023 (ANL-stelsel)

Ongelukkig vir die VSA werk China ook aan sy eie exaflop-superrekenaar. Daarom gaan die wedloop voort.

Hoe superrekenaars toekomstige wetenskaplike deurbrake sal moontlik maak

Gesin op vroeër, maak huidige en toekomstige superrekenaars deurbrake in 'n reeks dissiplines moontlik.

Van die mees onmiddellike verbeterings wat die publiek sal opmerk, is dat alledaagse toestelle baie vinniger en beter sal begin werk. Die groot data wat hierdie toestelle in die wolk deel, sal meer effektief deur korporatiewe superrekenaars verwerk word, sodat jou mobiele persoonlike assistente, soos die Amazon Alexa en Google Assistant, die konteks agter jou toespraak en Google Assistant sal begin verstaan. beantwoord jou onnodig komplekse vrae perfek. Tonne nuwe draagbare items sal ons ook wonderlike kragte gee, soos slim oordopjes wat tale onmiddellik intyds vertaal, Star Trek-styl.

Net so, teen die middel-2020's, een keer die internet van dinge word in ontwikkelde lande volwasse, byna elke produk, voertuig, gebou en alles in ons huise sal aan die internet gekoppel wees. Wanneer dit gebeur, sal jou wêreld meer moeiteloos word.

Byvoorbeeld, jou yskas sal vir jou 'n inkopielys stuur wanneer jy nie meer kos het nie. Jy sal dan by 'n supermark instap, genoemde lys kositems kies en uitstap sonder om ooit met 'n kassier of kasregister te praat—die items sal outomaties van jou bankrekening gedebiteer word sodra jy die gebou verlaat. Wanneer jy by die parkeerterrein uitstap, wag daar reeds ’n selfbesturende taxi vir jou met die kattebak oop om jou tasse te bêre en huis toe te ry.

Maar die rol wat hierdie toekomstige superrekenaars op makrovlak sal speel, sal veel groter wees. 'n Paar voorbeelde:

Digitale simulasies: Superrekenaars, veral op die exaskaal, sal wetenskaplikes in staat stel om meer presiese simulasies van biologiese stelsels te bou, soos weervoorspellings en langtermynmodelle vir klimaatsverandering. Net so sal ons dit gebruik om beter verkeersimulasies te skep wat die ontwikkeling van selfbestuurmotors kan aanhelp.

Halfgeleier: Moderne mikroskyfies het heeltemal te kompleks geword vir spanne mense om hulself doeltreffend te ontwerp. Om hierdie rede neem gevorderde rekenaarsagteware en superrekenaars toenemend 'n leidende rol in die argitektuur van môre se rekenaars.

Landbou: Toekomstige superrekenaars sal die ontwikkeling moontlik maak van nuwe plante wat droogte-, hitte- en soutwaterbestand is, sowel as voedsaam—noodsaaklike werk wat nodig is om die volgende twee miljard mense te voed wat na verwagting die wêreld teen 2050 sal binnekom. Lees meer in ons Toekoms van menslike bevolking reeks.

Groot farmasie: Farmaseutiese medisynemaatskappye sal uiteindelik die vermoë kry om 'n massiewe reeks mens-, dier- en plantgenome ten volle te verwerk wat sal help om nuwe medisyne en behandeling te skep vir 'n verskeidenheid van die wêreld se algemene en nie-so-algemene siektes. Dit is veral nuttig tydens nuwe virus-uitbrake, soos die 2015 Ebola-skrik van Oos-Afrika. Toekomstige verwerkingsspoed sal farmaseutiese maatskappye in staat stel om 'n virus se genoom te ontleed en pasgemaakte entstowwe binne dae in plaas van weke of maande te bou. Lees meer in ons Toekoms van Gesondheid reeks.

Nasionale veiligheid: Dit is die hoofrede waarom die regering so baie in superrekenaarontwikkeling belê. Kragtiger superrekenaars sal toekomstige generaals help om presiese gevegstrategieë vir enige gevegsituasie te skep; dit sal help om doeltreffender wapenstelsels te ontwerp, en dit sal wetstoepassing en spioenasie-agentskappe help om potensiële bedreigings beter te identifiseer lank voordat hulle huishoudelike burgers kan benadeel.

Kunsmatige intelligensie

En dan kom ons by die omstrede onderwerp van kunsmatige intelligensie (KI). Die deurbrake wat ons in ware KI gedurende die 2020's en 2030's sal sien, hang geheel en al af van die rou krag van toekomstige superrekenaars. Maar wat as die superrekenaars waarna ons deur die hele hoofstuk van hierdie hoofstuk aangedui het, uitgedien kan word deur 'n heeltemal nuwe klas rekenaars?

Welkom by kwantumrekenaars—die laaste hoofstuk van hierdie reeks is net 'n klik weg.