Cwantwmrun

CREDYD DELWEDD: Cwantwmrun

Pam mae gwledydd yn cystadlu i adeiladu'r uwchgyfrifiaduron mwyaf? Dyfodol Cyfrifiaduron P6

David Tal, Cyhoeddwr, Dyfodolwr
@DavidTalWrites
LinkedIn

Dydd Mawrth, 09/15/2020 - 15:33

Pwy bynnag sy'n rheoli dyfodol cyfrifiadura, sy'n berchen ar y byd. Mae cwmnïau technoleg yn gwybod hynny. Mae gwledydd yn ei wybod. A dyna pam mae'r pleidiau hynny sy'n anelu at fod yn berchen ar yr ôl troed mwyaf ar ein byd yn y dyfodol mewn ras panig i adeiladu uwchgyfrifiaduron cynyddol bwerus.

Pwy sy'n ennill allan? A sut yn union y bydd yr holl fuddsoddiadau cyfrifiadurol hyn yn talu ar ei ganfed? Cyn i ni archwilio'r cwestiynau hyn, gadewch i ni ailadrodd cyflwr yr uwchgyfrifiadur modern.

Persbectif uwchgyfrifiadur

Yn union fel yn y gorffennol, mae uwchgyfrifiadur cyffredin heddiw yn beiriant enfawr, sy'n debyg o ran maint i faes parcio sy'n dal 40-50 o geir, a gallant gyfrifo mewn diwrnod yr ateb i brosiectau beth fyddai'n cymryd y cyfrifiadur personol cyfartalog filoedd o flynyddoedd i datrys. Yr unig wahaniaeth yw, yn union fel y mae ein cyfrifiaduron personol wedi aeddfedu mewn pŵer cyfrifiadura, felly hefyd ein uwchgyfrifiaduron.

I gael cyd-destun, mae uwchgyfrifiaduron heddiw bellach yn cystadlu ar raddfa petaflop: 1 Kilobyte = 1,000 did 1 Megabit = 1,000 kilobytes 1 Gigabit = 1,000 Megabits 1 Terabit = 1,000 Gigabits 1 Petabit = 1,000 Terabits

I gyfieithu'r jargon y byddwch chi'n ei ddarllen isod, gwyddoch mai uned mesur data yw 'Did'. Mae 'beit' yn uned fesur ar gyfer storio gwybodaeth ddigidol. Yn olaf, ystyr 'Flop' yw gweithrediadau pwynt arnawf yr eiliad ac mae'n mesur cyflymder cyfrifiant. Mae gweithrediadau pwynt arnawf yn caniatáu cyfrifiaduro niferoedd hir iawn, gallu hanfodol ar gyfer amrywiaeth o feysydd gwyddonol a pheirianneg, a swyddogaeth y mae uwchgyfrifiaduron wedi'u hadeiladu'n benodol ar eu cyfer. Dyma pam, wrth sôn am uwchgyfrifiaduron, mae'r diwydiant yn defnyddio'r term 'flop.'

Pwy sy'n rheoli uwchgyfrifiaduron gorau'r byd?

O ran y frwydr am oruchafiaeth uwchgyfrifiaduron, y gwledydd blaenllaw mewn gwirionedd yw pwy y byddech chi'n ei ddisgwyl: yn bennaf yr Unol Daleithiau, Tsieina, Japan a gwladwriaethau dethol yr UE.

Fodd bynnag, yn gymaint â phlannu cyfran yn y 10 uchaf byd-eang o fri, yr hyn sy'n wirioneddol bwysig yw cyfran gwlad o adnoddau uwchgyfrifiadura'r byd, ac yma mae un wlad wedi symud ymlaen: Tsieina.

Pam mae gwledydd yn cystadlu am oruchafiaeth uwchgyfrifiaduron

Yn seiliedig ar Safle 2017, Mae Tsieina yn gartref i 202 o uwchgyfrifiaduron 500 cyflymaf y byd (40%), tra bod America yn rheoli 144 (29%). Ond mae niferoedd yn golygu llai na'r raddfa o gyfrifiadura y gall gwlad ei hecsbloetio, ac yma hefyd Tsieina sy'n rheoli arweinydd awdurdodol; ar wahân i fod yn berchen ar ddau o'r tri uwchgyfrifiaduron gorau (2018), mae Tsieina hefyd yn mwynhau 35 y cant o gapasiti uwchgyfrifiadura'r byd, o'i gymharu â 30 y cant yn yr UD.

Ar y pwynt hwn, y cwestiwn naturiol i'w ofyn yw, pwy sy'n malio? Pam mae gwledydd yn cystadlu dros adeiladu uwchgyfrifiaduron cyflymach?

Wel, fel y byddwn yn amlinellu isod, mae uwchgyfrifiaduron yn arf galluogi. Maen nhw'n caniatáu i wyddonwyr a pheirianwyr gwlad barhau i wneud cynnydd cyson (a chamau mawr weithiau ymlaen) mewn meysydd fel bioleg, rhagolygon y tywydd, astroffiseg, arfau niwclear, a mwy.

Mewn geiriau eraill, mae uwchgyfrifiaduron yn caniatáu i sector preifat gwlad adeiladu arlwy mwy proffidiol a'i sector cyhoeddus i weithredu'n fwy effeithlon. Dros ddegawdau, gallai'r datblygiadau uwchgyfrifiadurol hyn drawsnewid sefyllfa economaidd, milwrol a geopolitical gwlad yn sylweddol.

Ar lefel fwy haniaethol, y wlad sy'n rheoli'r gyfran fwyaf o allu uwchgyfrifiadura sy'n berchen ar y dyfodol.

Torri'r rhwystr exaflop

O ystyried y gwirioneddau a amlinellwyd uchod, ni ddylai fod yn syndod bod yr Unol Daleithiau yn bwriadu dychwelyd.

Yn 2017, lansiodd yr Arlywydd Obama y Fenter Cyfrifiadura Strategol Cenedlaethol fel partneriaeth rhwng yr Adran Ynni, yr Adran Amddiffyn, a'r Sefydliad Gwyddoniaeth Cenedlaethol. Mae'r fenter hon eisoes wedi dyfarnu cyfanswm o $258 miliwn i chwe chwmni mewn ymdrech i ymchwilio a datblygu uwchgyfrifiadur exaflop cyntaf y byd o'r enw Aurora. (I ryw bersbectif, dyna 1,000 petaflops, yn fras pŵer cyfrifo 500 uwchgyfrifiaduron gorau'r byd gyda'i gilydd, a thriliwn gwaith yn gyflymach na'ch gliniadur personol.) Mae'r cyfrifiadur hwn wedi'i osod i'w ryddhau tua 2021 a bydd yn cefnogi mentrau ymchwil sefydliadau fel y Adran Diogelwch y Famwlad, NASA, yr FBI, y Sefydliadau Iechyd Cenedlaethol, a mwy.

Golygu: Ym mis Ebrill 2018, mae'r Cyhoeddodd llywodraeth yr UD $600 miliwn i ariannu tri chyfrifiadur exaflop newydd:

* System ORNL wedi'i chyflwyno yn 2021 a'i derbyn yn 2022 (system ORNL) * System LLNL wedi'i chyflwyno yn 2022 a'i derbyn yn 2023 (system LLNL) * System Bosibl ANL wedi'i chyflwyno yn 2022 ac wedi'i derbyn yn 2023 (system ANL)

Yn anffodus i'r Unol Daleithiau, mae Tsieina hefyd yn gweithio ar ei uwchgyfrifiadur exaflop ei hun. Felly, mae'r ras yn parhau.

Sut y bydd uwchgyfrifiaduron yn galluogi datblygiadau gwyddonol yn y dyfodol

Mae uwchgyfrifiaduron cynharach, cyfredol ac yn y dyfodol yn galluogi datblygiadau arloesol mewn ystod o ddisgyblaethau.

Ymhlith y gwelliannau mwyaf uniongyrchol y bydd y cyhoedd yn sylwi arnynt yw y bydd teclynnau bob dydd yn dechrau gweithio'n llawer cyflymach a gwell. Bydd y data mawr y mae'r dyfeisiau hyn yn ei rannu i'r cwmwl yn cael ei brosesu'n fwy effeithiol gan uwchgyfrifiaduron corfforaethol, fel y bydd eich cynorthwywyr personol symudol, fel yr Amazon Alexa a Google Assistant, yn dechrau deall y cyd-destun y tu ôl i'ch araith a atebwch eich cwestiynau di-angen o gymhleth yn berffaith. Bydd tunnell o ddillad gwisgadwy newydd hefyd yn rhoi pwerau anhygoel i ni, fel plygiau clust clyfar sy'n cyfieithu ieithoedd ar unwaith mewn amser real, yn null Star Trek.

Yn yr un modd, erbyn canol y 2020au, unwaith Rhyngrwyd Pethau aeddfedu mewn gwledydd datblygedig, bydd bron pob cynnyrch, cerbyd, adeilad, a phopeth yn ein cartrefi wedi'u cysylltu â'r we. Pan fydd hyn yn digwydd, bydd eich byd yn dod yn fwy diymdrech.

Er enghraifft, bydd eich oergell yn anfon neges destun at restr siopa pan fyddwch yn rhedeg allan o fwyd. Yna byddwch chi'n cerdded i mewn i archfarchnad, yn dewis y rhestr o eitemau bwyd, ac yn cerdded allan heb erioed ymgysylltu ag ariannwr neu gofrestr arian parod - bydd yr eitemau'n cael eu debydu'n awtomatig o'ch cyfrif banc yr eiliad y byddwch chi'n gadael yr adeilad. Pan fyddwch chi'n cerdded allan i'r maes parcio, bydd tacsi hunan-yrru eisoes yn aros amdanoch chi gyda'r boncyff ar agor i storio'ch bagiau a'ch gyrru adref.

Ond bydd y rôl y bydd yr uwchgyfrifiaduron hyn yn y dyfodol yn ei chwarae ar y lefel macro yn llawer mwy. Ychydig o enghreifftiau:

Efelychiadau digidol: Bydd uwchgyfrifiaduron, yn enwedig yn y exascale, yn caniatáu i wyddonwyr adeiladu efelychiadau mwy manwl gywir o systemau biolegol, fel rhagolygon tywydd a modelau newid hinsawdd hirdymor. Yn yr un modd, byddwn yn eu defnyddio i greu efelychiadau traffig gwell a all helpu i ddatblygu ceir hunan-yrru.

Lled-ddargludyddion: Mae microsglodion modern wedi dod yn llawer rhy gymhleth i dimau o bobl ddylunio eu hunain yn effeithiol. Am y rheswm hwn, mae meddalwedd cyfrifiadurol uwch ac uwchgyfrifiaduron yn cymryd rhan flaenllaw fwyfwy wrth bensaernïo cyfrifiaduron yfory.

Amaethyddiaeth: Bydd uwchgyfrifiaduron yn y dyfodol yn galluogi datblygiad planhigion newydd sy'n gallu gwrthsefyll sychder, gwres a dŵr halen, yn ogystal â gwaith maethlon-hanfodol sy'n angenrheidiol i fwydo'r ddau biliwn o bobl nesaf y rhagwelir y byddant yn dod i mewn i'r byd erbyn 2050. Darllenwch fwy yn ein Dyfodol Poblogaeth Ddynol gyfres.

Ffarma fawr: Bydd cwmnïau cyffuriau fferyllol o'r diwedd yn ennill y gallu i brosesu'n llawn ystod enfawr o genomau dynol, anifeiliaid a phlanhigion a fydd yn helpu i greu cyffuriau a thriniaethau newydd ar gyfer amrywiaeth o glefydau cyffredin ac nad ydynt mor gyffredin yn y byd. Mae hyn yn arbennig o ddefnyddiol yn ystod achosion newydd o firws, fel dychryn 2015 Ebola o Ddwyrain Affrica. Bydd cyflymderau prosesu yn y dyfodol yn caniatáu i gwmnïau fferyllol ddadansoddi genom firws ac adeiladu brechlynnau wedi'u teilwra o fewn dyddiau yn lle wythnosau neu fisoedd. Darllenwch fwy yn ein Dyfodol Iechyd gyfres.

diogelwch cenedlaethol: Dyma'r prif reswm pam mae'r llywodraeth yn buddsoddi cymaint mewn datblygu uwchgyfrifiaduron. Bydd uwchgyfrifiaduron mwy pwerus yn helpu cadfridogion y dyfodol i greu strategaethau brwydro manwl gywir ar gyfer unrhyw sefyllfa ymladd; bydd yn helpu i ddylunio systemau arfau mwy effeithiol, a bydd yn helpu asiantaethau gorfodi'r gyfraith ac ysbïwr i nodi bygythiadau posibl yn well ymhell cyn y gallant niweidio sifiliaid domestig.

Cudd-wybodaeth artiffisial

Ac yna rydym yn dod at y pwnc dadleuol o ddeallusrwydd artiffisial (AI). Mae'r datblygiadau arloesol a welwn mewn gwir AI yn ystod y 2020au a'r 2030au yn dibynnu'n llwyr ar bŵer crai uwchgyfrifiaduron y dyfodol. Ond beth petai'r uwchgyfrifiaduron y buom ni'n eu hawgrymu drwy gydol y bennod hon yn gallu cael eu gwneud yn anarferedig gan ddosbarth cwbl newydd o gyfrifiaduron?

Croeso i gyfrifiaduron cwantwm - dim ond clic i ffwrdd yw pennod olaf y gyfres hon.