كوانتمرون

رصيد الصورة: كوانتمرون

لماذا تتنافس الدول على بناء أكبر حواسيب عملاقة؟ مستقبل الحاسبات ص 6

ديفيد تال ، ناشر ، مستقبلي
تضمين التغريدة
لينكدين:

الثلاثاء ، 09/15/2020 - 15:33

من يتحكم في مستقبل الحوسبة ، يمتلك العالم. شركات التكنولوجيا تعرف ذلك. البلدان تعرف ذلك. وهذا هو السبب في أن تلك الأطراف التي تهدف إلى امتلاك أكبر بصمة في عالمنا المستقبلي تخوض سباقًا مذعورًا لبناء أجهزة كمبيوتر فائقة القوة بشكل متزايد.

من الفائز؟ وكيف بالضبط ستؤتي ثمار كل هذه الاستثمارات الحاسوبية؟ قبل أن نستكشف هذه الأسئلة ، دعنا نلخص حالة الكمبيوتر العملاق الحديث.

منظور الحاسوب العملاق

تمامًا كما في الماضي ، يعد متوسط الكمبيوتر العملاق اليوم آلة ضخمة ، يمكن مقارنتها في الحجم بموقف السيارات الذي يحتوي على 40-50 سيارة ، ويمكنهم في يوم واحد حساب الحل لمشروعات ما قد يستغرق متوسط الكمبيوتر الشخصي آلاف السنين يحل. الاختلاف الوحيد هو أنه مثلما نضجت أجهزة الكمبيوتر الشخصية لدينا في قوة الحوسبة ، كذلك نمت حواسيبنا العملاقة.

من أجل السياق ، تتنافس أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم على مقياس بيتافلوب: 1 كيلو بايت = 1,000 بت 1 ميجابت = 1,000 كيلو بايت 1 جيجابت = 1,000 ميجابت 1 تيرابت = 1,000 جيجابت 1 بيتابت = 1,000 تيرابت

لترجمة المصطلحات التي ستقرأها أدناه ، اعلم أن "البت" هي وحدة لقياس البيانات. "البايت" هي وحدة قياس لتخزين المعلومات الرقمية. أخيرًا ، يشير مصطلح "Flop" إلى عمليات النقطة العائمة في الثانية ويقيس سرعة الحساب. تسمح عمليات النقطة العائمة بحوسبة أعداد طويلة جدًا ، وقدرة حيوية لمجموعة متنوعة من المجالات العلمية والهندسية ، ووظيفة تم تصميم الحواسيب العملاقة خصيصًا لها. لهذا السبب ، عند الحديث عن أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، تستخدم الصناعة مصطلح "flop".

من يتحكم في أفضل أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم؟

عندما يتعلق الأمر بمعركة تفوق الحواسيب الفائقة ، فإن الدول الرائدة هي التي تتوقعها حقًا: بشكل أساسي الولايات المتحدة والصين واليابان ودول مختارة من الاتحاد الأوروبي.

ومع ذلك ، وبقدر ما يحمل زرع حصة في المراكز العشرة الأولى في العالم مكانة مرموقة ، فإن ما يهم حقًا هو حصة الدولة من موارد الحوسبة الفائقة في العالم ، وهنا تقدمت دولة واحدة: الصين.

لماذا تتنافس الدول على تفوق الحواسيب العملاقة

على أساس ترتيب 2017، الصين هي موطن 202 من أسرع 500 حاسوب عملاق في العالم (40٪) ، بينما تسيطر أمريكا على 144 (29٪). لكن الأرقام تعني أقل من نطاق الحوسبة الذي يمكن لأي بلد استغلاله ، وهنا أيضًا تسيطر الصين على زمام القيادة ؛ بصرف النظر عن امتلاك اثنين من أكبر ثلاثة أجهزة كمبيوتر عملاقة (2018) ، تتمتع الصين أيضًا بنسبة 35 بالمائة من قدرة الحوسبة العملاقة في العالم ، مقارنة بنسبة 30 بالمائة في الولايات المتحدة.

في هذه المرحلة ، السؤال الطبيعي الذي يجب طرحه هو ، من يهتم؟ لماذا تتنافس الدول على بناء أجهزة كمبيوتر فائقة السرعة؟

حسنًا ، كما أوضحنا أدناه ، تعد أجهزة الكمبيوتر العملاقة أداة تمكين. إنها تسمح لعلماء ومهندسين دولة ما بمواصلة إحراز تقدم مطرد (وأحيانًا قفزات عملاقة إلى الأمام) في مجالات مثل علم الأحياء ، والتنبؤ بالطقس ، والفيزياء الفلكية ، والأسلحة النووية ، والمزيد.

بعبارة أخرى ، تسمح أجهزة الكمبيوتر العملاقة للقطاع الخاص في الدولة ببناء عروض أكثر ربحية ، كما تسمح للقطاع العام بالعمل بكفاءة أكبر. على مدى عقود ، يمكن لهذه التطورات المدعومة بالحواسيب الفائقة أن تغير بشكل كبير مكانة الدولة الاقتصادية والعسكرية والجيوسياسية.

على مستوى أكثر تجريدية ، فإن الدولة التي تسيطر على الحصة الأكبر من قدرة الحوسبة الفائقة تمتلك المستقبل.

كسر حاجز إكسافلوب

بالنظر إلى الحقائق الموضحة أعلاه ، لا ينبغي أن يكون مفاجئًا أن الولايات المتحدة تخطط للعودة.

في عام 2017 ، أطلق الرئيس أوباما مبادرة الحوسبة الاستراتيجية الوطنية كشراكة بين وزارة الطاقة ووزارة الدفاع والمؤسسة الوطنية للعلوم. منحت هذه المبادرة بالفعل ما مجموعه 258 مليون دولار لست شركات في محاولة للبحث وتطوير أول كمبيوتر عملاق إكسافلوب في العالم يسمى فجر. (بالنسبة إلى بعض المنظور ، هذه 1,000 بيتافلوب ، تقريبًا قوة الحساب لأكبر 500 كمبيوتر عملاق في العالم مجتمعة ، وأسرع تريليون مرة من الكمبيوتر المحمول الشخصي الخاص بك.) تم إعداد هذا الكمبيوتر للإصدار حوالي عام 2021 وسيدعم المبادرات البحثية لمنظمات مثل وزارة الأمن الداخلي ووكالة ناسا ومكتب التحقيقات الفيدرالي والمعاهد الوطنية للصحة والمزيد.

تحرير: في أبريل 2018 ، أعلنت الحكومة الأمريكية 600 مليون دولار لتمويل ثلاثة أجهزة كمبيوتر جديدة من طراز exaflop:

* تم تسليم نظام ORNL في عام 2021 وتم قبوله في عام 2022 (نظام ORNL) * تم تسليم نظام LLNL في عام 2022 وتم قبوله في عام 2023 (نظام LLNL) * تم تسليم نظام ANL المحتمل في عام 2022 وقبوله في عام 2023 (نظام ANL)

لسوء حظ الولايات المتحدة ، تعمل الصين أيضًا على حاسوبها الفائق exaflop. ومن ثم ، يستمر السباق.

كيف ستمكن أجهزة الكمبيوتر العملاقة من تحقيق اختراقات علمية في المستقبل

تم التلميح في وقت سابق ، أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحالية والمستقبلية تمكن من تحقيق اختراقات في مجموعة من التخصصات.

من بين التحسينات الفورية التي سيلاحظها الجمهور أن الأدوات اليومية ستبدأ في العمل بشكل أسرع وأفضل. ستتم معالجة البيانات الضخمة التي تشاركها هذه الأجهزة في السحابة بشكل أكثر فاعلية بواسطة أجهزة الكمبيوتر العملاقة للشركات ، بحيث يبدأ المساعدون الشخصيون المتنقلون ، مثل Amazon Alexa و Google Assistant ، في فهم السياق وراء خطابك و أجب على أسئلتك المعقدة بشكل مثالي. ستمنحنا أطنان من الأجهزة الجديدة القابلة للارتداء أيضًا قوى مذهلة ، مثل سدادات الأذن الذكية التي تترجم اللغات على الفور في الوقت الفعلي ، على غرار Star Trek.

وبالمثل ، بحلول منتصف عام 2020 ، مرة واحدة إنترنت الأشياء تنضج في البلدان المتقدمة ، سيكون كل منتج ومركبة ومبنى وكل شيء في منازلنا تقريبًا متصلًا بالإنترنت. عندما يحدث هذا ، سيصبح عالمك أكثر سهولة.

على سبيل المثال ، سترسل لك ثلاجتك قائمة تسوق عند نفاد الطعام. ستذهب بعد ذلك إلى سوبر ماركت ، وتختار القائمة المذكورة من المواد الغذائية ، وتخرج دون التعامل مع أمين الصندوق أو ماكينة تسجيل المدفوعات النقدية - سيتم خصم العناصر تلقائيًا من حسابك المصرفي في المرة الثانية التي تغادر فيها المبنى. عند الخروج إلى موقف السيارات ، ستكون سيارة أجرة ذاتية القيادة في انتظارك بالفعل مع فتح صندوق السيارة لتخزين حقائبك وتوصيلك إلى المنزل.

لكن الدور الذي ستلعبه أجهزة الكمبيوتر العملاقة المستقبلية هذه على المستوى الكلي سيكون أكبر بكثير. بعض الأمثلة:

المحاكاة الرقمية: ستسمح الحواسيب العملاقة ، خاصة في الإكساسكيل ، للعلماء ببناء محاكاة أكثر دقة للأنظمة البيولوجية ، مثل تنبؤات الطقس ونماذج تغير المناخ على المدى الطويل. وبالمثل ، سنستخدمها لإنشاء محاكاة أفضل للمرور يمكن أن تساعد في تطوير السيارات ذاتية القيادة.

أشباه الموصلات: أصبحت الرقائق الدقيقة الحديثة معقدة للغاية بالنسبة لفرق من البشر لتصميم أنفسهم بشكل فعال. لهذا السبب ، تلعب برامج الكمبيوتر المتقدمة وأجهزة الكمبيوتر العملاقة دورًا رائدًا بشكل متزايد في تصميم أجهزة كمبيوتر الغد.

زراعة: ستمكّن أجهزة الكمبيوتر العملاقة المستقبلية من تطوير مصانع جديدة مقاومة للجفاف والحرارة والمياه المالحة وكذلك مغذية - وهو عمل أساسي ضروري لإطعام ملياري شخص من المتوقع أن يدخلوا العالم بحلول عام 2050. اقرأ المزيد في موقعنا مستقبل البشر سلسلة.

فارما كبيرة: ستكتسب شركات الأدوية الصيدلانية أخيرًا القدرة على المعالجة الكاملة لمجموعة كبيرة من الجينومات البشرية والحيوانية والنباتية التي ستساعد في إنشاء أدوية جديدة وعلاج لمجموعة متنوعة من الأمراض الشائعة وغير الشائعة في العالم. هذا مفيد بشكل خاص أثناء تفشي الفيروسات الجديدة ، مثل ذعر الإيبولا 2015 من شرق إفريقيا. ستسمح سرعات المعالجة المستقبلية لشركات الأدوية بتحليل جينوم الفيروس وبناء لقاحات مخصصة في غضون أيام بدلاً من أسابيع أو شهور. اقرأ المزيد في موقعنا مستقبل الصحة سلسلة.

الأمن القومي: هذا هو السبب الرئيسي وراء استثمار الحكومة بكثافة في تطوير الحواسيب العملاقة. ستساعد الحواسيب العملاقة الأكثر قوة الجنرالات المستقبليين على وضع استراتيجيات قتالية دقيقة لأي موقف قتالي ؛ سيساعد في تصميم أنظمة أسلحة أكثر فاعلية ، وسيساعد وكالات إنفاذ القانون والتجسس على تحديد التهديدات المحتملة بشكل أفضل قبل وقت طويل من قدرتها على إلحاق الضرر بالمدنيين المحليين.

الذكاء الاصطناعي

ثم نأتي إلى موضوع الذكاء الاصطناعي المثير للجدل (AI). تعتمد الاختراقات التي سنراها في الذكاء الاصطناعي الحقيقي خلال عشرينيات وثلاثينيات القرن الحالي اعتمادًا كليًا على القوة الخام لأجهزة الكمبيوتر العملاقة في المستقبل. ولكن ماذا لو أصبحت الحواسيب العملاقة التي ألمحنا إليها خلال هذا الفصل بأكمله أصبحت قديمة بفعل فئة جديدة تمامًا من أجهزة الكمبيوتر؟

مرحبًا بكم في أجهزة الكمبيوتر الكمومية - الفصل الأخير من هذه السلسلة على بعد نقرة واحدة.