Quantumrun

KREDIT OBRAZU: Quantumrun

Proč země soutěží o vybudování největších superpočítačů? Budoucnost počítačů P6

David Tal, vydavatel, futurista
@DavidTalWrites
LinkedIn

Út, 09/15/2020 - 15:33

Kdo ovládá budoucnost výpočetní techniky, vlastní svět. Technické společnosti to vědí. Země to vědí. A to je důvod, proč ty strany, které mají za cíl vlastnit největší stopu na našem budoucím světě, v panice závodí o budování stále výkonnějších superpočítačů.

Kdo vyhrává? A jak přesně se všechny tyto investice do výpočetní techniky vyplatí? Než prozkoumáme tyto otázky, zrekapitulujme si stav moderního superpočítače.

Perspektiva superpočítače

Stejně jako v minulosti je dnešní průměrný superpočítač masivní stroj, velikostí srovnatelný s parkovištěm, které pojme 40–50 aut, a dokážou za den vypočítat řešení projektů, které by průměrnému osobnímu počítači trvalo tisíce let. řešit. Jediný rozdíl je v tom, že stejně jako naše osobní počítače dozrály ve výpočetním výkonu, vyspěly i naše superpočítače.

Pro kontext, dnešní superpočítače nyní soutěží v měřítku petaflop: 1 kilobajt = 1,000 1 bitů 1,000 megabit = 1 1,000 kilobajtů 1 gigabit = 1,000 1 megabitů 1,000 terabit = XNUMX XNUMX gigabitů XNUMX petabit = XNUMX XNUMX terabitů

Pro překlad žargonu, který si přečtete níže, vězte, že „Bit“ je jednotka měření dat. „Byty“ jsou měrnou jednotkou pro ukládání digitálních informací. Nakonec „Flop“ znamená operace s pohyblivou řádovou čárkou za sekundu a měří rychlost výpočtu. Operace s pohyblivou řádovou čárkou umožňují počítání velmi dlouhých čísel, což je životně důležitá schopnost pro různé vědecké a inženýrské obory a funkce, pro kterou jsou superpočítače speciálně stavěny. To je důvod, proč, když se mluví o superpočítačích, průmysl používá termín 'propadák'.

Kdo ovládá nejlepší světové superpočítače?

Pokud jde o bitvu o nadvládu superpočítačů, vedoucí země jsou skutečně takové, jaké byste očekávali: především Spojené státy, Čína, Japonsko a vybrané státy EU.

Nicméně, stejně jako umístění podílu v globální top 10 drží prestiž, skutečně záleží na podílu země na světových superpočítačových zdrojích, a zde jedna země pokročila: Čína.

Proč země soutěží o nadvládu superpočítačů

Na základě Pořadí 2017Čína je domovem 202 z 500 nejrychlejších superpočítačů na světě (40 %), zatímco Amerika ovládá 144 (29 %). Čísla však znamenají méně, než je rozsah výpočetní techniky, který může země využít, a i zde má Čína velící náskok; Kromě vlastnictví dvou ze tří nejlepších superpočítačů (2018) má Čína také 35 procent světové superpočítačové kapacity ve srovnání s 30 procenty v USA.

V tuto chvíli je přirozenou otázkou, koho to zajímá? Proč se země předhánějí v budování stále rychlejších superpočítačů?

No, jak nastíníme níže, superpočítače jsou nástrojem umožňujícím. Umožňují vědcům a inženýrům země pokračovat v neustálém pokroku (a někdy i obrovských skoků vpřed) v oblastech, jako je biologie, předpověď počasí, astrofyzika, jaderné zbraně a další.

Jinými slovy, superpočítače umožňují soukromému sektoru země vytvářet ziskovější nabídky a veřejnému sektoru fungovat efektivněji. Během desetiletí by tyto pokroky s podporou superpočítačů mohly významně změnit ekonomické, vojenské a geopolitické postavení země.

Na abstraktnější úrovni země, která ovládá největší podíl superpočítačové kapacity, vlastní budoucnost.

Prolomení exaflopové bariéry

Vzhledem k výše nastíněné realitě by nemělo být překvapením, že USA plánují comeback.

V roce 2017 prezident Obama zahájil National Strategic Computing Initiative jako partnerství mezi ministerstvem energetiky, ministerstvem obrany a National Science Foundation. Tato iniciativa již poskytla celkem 258 milionů dolarů šesti společnostem ve snaze vyvinout první superpočítač exaflop na světě s názvem Jitřenka. (Pro určitou perspektivu je to 1,000 500 petaflopů, zhruba výpočetní výkon 2021 nejlepších superpočítačů na světě dohromady a bilionkrát rychlejší než váš osobní notebook.) Tento počítač je připraven na vydání kolem roku XNUMX a bude podporovat výzkumné iniciativy organizací, jako je např. Department of Homeland Security, NASA, FBI, National Institutes of Health a další.

Edit: V dubnu 2018, Oznámila to americká vláda 600 milionů dolarů na financování tří nových počítačů exaflop:

* Systém ORNL dodán v roce 2021 a přijat v roce 2022 (systém ORNL) * Systém LLNL dodán v roce 2022 a přijat v roce 2023 (systém LLNL) * Potenciální systém ANL dodán v roce 2022 a přijat v roce 2023 (systém ANL)

Bohužel pro USA Čína také pracuje na svém vlastním exaflop superpočítači. Závod tedy pokračuje.

Jak superpočítače umožní budoucí vědecké objevy

Jak již bylo naznačeno dříve, současné i budoucí superpočítače umožňují průlom v řadě oborů.

Mezi nejbezprostřednější vylepšení, kterých si veřejnost všimne, je to, že každodenní gadgety začnou fungovat mnohem rychleji a lépe. Velká data, která tato zařízení sdílejí do cloudu, budou efektivněji zpracována firemními superpočítači, takže vaši mobilní osobní asistenti, jako je Amazon Alexa a Google Assistant, začnou chápat kontext vaší řeči a dokonale odpovídejte na vaše zbytečně složité otázky. Spousta nových nositelných zařízení nám také poskytne úžasné schopnosti, jako jsou chytré špunty do uší, které okamžitě překládají jazyky v reálném čase ve stylu Star Treku.

Stejně tak do poloviny roku 2020 jednou internet věcí dozrává ve vyspělých zemích, téměř každý produkt, vozidlo, budova a vše v našich domovech bude připojeno k internetu. Když se to stane, váš svět bude jednodušší.

Lednice vám například pošle textovou zprávu s nákupním seznamem, když vám dojde jídlo. Poté vejdete do supermarketu, vyberete si uvedený seznam potravin a odejdete, aniž byste kdy museli pracovat s pokladnou nebo pokladnou – položky budou automaticky strženy z vašeho bankovního účtu, jakmile opustíte budovu. Když vyjdete na parkoviště, už na vás bude čekat samořiditelný taxík s otevřeným kufrem, který uloží vaše zavazadla a odveze vás domů.

Ale role, kterou budou tyto budoucí superpočítače hrát na makroúrovni, bude mnohem větší. Několik příkladů:

Digitální simulace: Superpočítače, zejména v exascale, umožní vědcům vytvářet přesnější simulace biologických systémů, jako jsou předpovědi počasí a dlouhodobé modely klimatických změn. Podobně je použijeme k vytvoření lepších dopravních simulací, které mohou pomoci při vývoji samořiditelných aut.

Polovodiče: Moderní mikročipy se staly příliš složitými na to, aby se týmy lidí efektivně navrhovaly samy. Z tohoto důvodu pokročilý počítačový software a superpočítače stále více zaujímají vedoucí roli v architektuře počítačů zítřka.

Zemědělství: Budoucí superpočítače umožní vývoj nových rostlin, které jsou odolné vůči suchu, teplu a slané vodě, a také výživné – nezbytně nutná práce nezbytná k nasycení dalších dvou miliard lidí, o kterých se předpokládá, že vstoupí na svět do roku 2050. Přečtěte si více v našem Budoucnost lidské populace série.

Velká farma: Farmaceutické farmaceutické společnosti konečně získají schopnost plně zpracovat obrovskou škálu lidských, zvířecích a rostlinných genomů, které pomohou vytvořit nové léky a léčbu pro různé světově běžné i nepříliš běžné nemoci. To je užitečné zejména během nových propuknutí virů, jako je ebola z roku 2015 z východní Afriky. Budoucí rychlosti zpracování umožní farmaceutickým společnostem analyzovat genom viru a vytvářet přizpůsobené vakcíny během dnů namísto týdnů nebo měsíců. Přečtěte si více v našem Budoucnost zdraví série.

Národní bezpečnost: To je hlavní důvod, proč vláda tak silně investuje do vývoje superpočítačů. Výkonnější superpočítače pomohou budoucím generálům vytvořit přesné bojové strategie pro jakoukoli bojovou situaci; pomůže navrhnout účinnější zbraňové systémy a pomůže orgánům činným v trestním řízení a špionážním agenturám lépe identifikovat potenciální hrozby dlouho předtím, než mohou poškodit domácí civilisty.

Umělá inteligence

A pak se dostáváme ke kontroverznímu tématu umělé inteligence (AI). Průlomy, které uvidíme ve skutečné umělé inteligenci během 2020. a 2030. let XNUMX. století, zcela závisí na hrubé síle budoucích superpočítačů. Ale co kdyby superpočítače, které jsme naznačovali v celé této kapitole, mohly být zastaralé zcela novou třídou počítačů?

Vítejte v kvantových počítačích – od poslední kapitoly této série vás dělí pouhé kliknutí.