Quantumrun

BILLEDKREDIT: Quantumrun

Hvorfor konkurrerer lande om at bygge de største supercomputere? Computernes fremtid P6

David Tal, udgiver, fremtidsforsker
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tue, 09 / 15 / 2020 - 15: 33

Den, der kontrollerer fremtidens computere, ejer verden. Teknikvirksomheder ved det. Lande ved det. Og det er derfor, de partier, der har til formål at eje det største fodaftryk på vores fremtidige verden, er i et panisk kapløb om at bygge stadig stærkere supercomputere.

Hvem vinder? Og præcis hvordan vil alle disse computerinvesteringer betale sig? Før vi udforsker disse spørgsmål, lad os opsummere tilstanden af den moderne supercomputer.

Et supercomputerperspektiv

Ligesom tidligere er dagens gennemsnitlige supercomputer en massiv maskine, der i størrelse kan sammenlignes med en parkeringsplads, der rummer 40-50 biler, og de kan på en dag beregne løsningen på projekter, hvad der ville tage den gennemsnitlige personlige computer tusinder af år at løse. Den eneste forskel er, at ligesom vores personlige computere er blevet modnet i computerkraft, så har vores supercomputere det også.

For kontekst konkurrerer nutidens supercomputere nu på en petaflop-skala: 1 Kilobyte = 1,000 bits 1 Megabit = 1,000 kilobytes 1 Gigabit = 1,000 Megabits 1 Terabit = 1,000 Gigabits 1 Petabit = 1,000 Terabit

For at oversætte den jargon, du læser nedenfor, skal du vide, at en 'Bit' er en enhed for datamåling. 'Bytes' er en måleenhed for digital informationslagring. Endelig står 'Flop' for floating-point operations per second og måler beregningshastigheden. Flydende kommaoperationer tillader beregning af meget lange tal, en vital evne til en række videnskabelige og tekniske områder og en funktion, som supercomputere er specielt bygget til. Det er derfor, når man taler om supercomputere, bruger industrien udtrykket 'flop'.

Hvem kontrollerer verdens bedste supercomputere?

Når det kommer til kampen om supercomputerens overherredømme, er de førende lande virkelig dem, du ville forvente: hovedsageligt USA, Kina, Japan og udvalgte EU-stater.

Men lige så meget som at plante en andel i den globale top 10 holder prestige, er det, der virkelig betyder noget, et lands andel af verdens supercomputerressourcer, og her er ét land trukket foran: Kina.

Hvorfor lande konkurrerer om supercomputers overherredømme

Baseret på en 2017-rangering, Kina er hjemsted for 202 af verdens hurtigste 500 supercomputere (40 %), mens Amerika kontrollerer 144 (29 %). Men tal betyder mindre end omfanget af beregninger, et land kan udnytte, og også her kontrollerer Kina et ledende forspring; bortset fra at eje to af de tre bedste supercomputere (2018), nyder Kina også godt af 35 procent af verdens supercomputing-kapacitet sammenlignet med USA’s 30 procent.

På dette tidspunkt er det naturlige spørgsmål at stille, hvem bekymrer sig? Hvorfor konkurrerer lande om at bygge stadig hurtigere supercomputere?

Nå, som vi vil skitsere nedenfor, er supercomputere et aktiverende værktøj. De giver et lands videnskabsmænd og ingeniører mulighed for at fortsætte med at gøre støt fremskridt (og nogle gange gigantiske spring fremad) inden for områder som biologi, vejrudsigt, astrofysik, atomvåben og meget mere.

Med andre ord tillader supercomputere et lands private sektor at opbygge mere profitable tilbud og dens offentlige sektor til at fungere mere effektivt. I løbet af årtier kunne disse supercomputer-aktiverede fremskridt markant ændre et lands økonomiske, militære og geopolitiske status.

På et mere abstrakt niveau ejer det land, der kontrollerer den største andel af supercomputerkapaciteten, fremtiden.

At bryde exaflop-barrieren

I betragtning af de realiteter, der er skitseret ovenfor, burde det ikke komme som en overraskelse, at USA planlægger et comeback.

I 2017 lancerede præsident Obama National Strategic Computing Initiative som et partnerskab mellem Department of Energy, Department of Defense og National Science Foundation. Dette initiativ har allerede tildelt i alt 258 millioner dollars til seks virksomheder i et forsøg på at forske i og udvikle verdens første exaflop supercomputer kaldet Aurora. (For et vist perspektiv er det 1,000 petaflops, omtrent beregningskraften for verdens top 500 supercomputere tilsammen og en billion gange hurtigere end din personlige bærbare computer.) Denne computer er indstillet til udgivelse omkring 2021 og vil understøtte forskningsinitiativer i organisationer som f.eks. Department of Homeland Security, NASA, FBI, National Institutes of Health og mere.

Edit: I april 2018 blev Det meddelte den amerikanske regering $600 millioner til at finansiere tre nye exaflop-computere:

* ORNL-system leveret i 2021 og accepteret i 2022 (ORNL-system) * LLNL-system leveret i 2022 og accepteret i 2023 (LLNL-system) * ANL-potentialesystem leveret i 2022 og accepteret i 2023 (ANL-system)

Desværre for USA arbejder Kina også på sin egen exaflop supercomputer. Derfor fortsætter løbet.

Hvordan supercomputere vil muliggøre fremtidige videnskabelige gennembrud

Antydet tidligere, nuværende og fremtidige supercomputere muliggør gennembrud inden for en række discipliner.

Blandt de mest umiddelbare forbedringer, som offentligheden vil bemærke, er, at hverdagsgadgets vil begynde at arbejde meget hurtigere og bedre. De store data, som disse enheder deler i skyen, vil blive behandlet mere effektivt af virksomhedens supercomputere, så dine mobile personlige assistenter, som Amazon Alexa og Google Assistant, begynder at forstå konteksten bag din tale og besvare dine unødvendigt komplekse spørgsmål perfekt. Tonsvis af nye wearables vil også give os fantastiske kræfter, som smarte ørepropper, der øjeblikkeligt oversætter sprog i realtid, Star Trek-stil.

Ligeledes en gang i midten af 2020'erne tingenes internet modnes i udviklede lande, vil næsten alle produkter, køretøjer, bygninger og alt i vores hjem være internetforbundet. Når dette sker, vil din verden blive mere ubesværet.

For eksempel sender dit køleskab dig en indkøbsliste, når du løber tør for mad. Du vil derefter gå ind i et supermarked, vælge den nævnte liste over madvarer og gå ud uden nogensinde at tale med en kasserer eller kasseapparat - varerne vil automatisk blive debiteret fra din bankkonto, i det sekund du forlader bygningen. Når du går ud til parkeringspladsen, vil en selvkørende taxa allerede vente på dig med bagagerummet åbent for at opbevare dine kufferter og køre dig hjem.

Men den rolle, som disse fremtidige supercomputere vil spille på makroniveau, vil være langt større. Et par eksempler:

Digitale simuleringer: Supercomputere, især på exa-skalaen, vil give videnskabsfolk mulighed for at bygge mere præcise simuleringer af biologiske systemer, såsom vejrudsigter og langsigtede klimaændringsmodeller. Ligeledes vil vi bruge dem til at skabe bedre trafiksimuleringer, der kan hjælpe med udviklingen af selvkørende biler.

Halvledere: Moderne mikrochips er blevet alt for komplekse til, at teams af mennesker effektivt kan designe sig selv. Af denne grund indtager avanceret computersoftware og supercomputere i stigende grad en førende rolle i arkitekturen af morgendagens computere.

Landbrug: Fremtidige supercomputere vil muliggøre udviklingen af nye planter, der er tørke-, varme- og saltvandsbestandige, såvel som nærende – væsentligt arbejde, der er nødvendigt for at brødføde de næste to milliarder mennesker, der forventes at komme ind i verden i 2050. Læs mere i vores Fremtiden for den menneskelige befolkning serien.

Stort apotek: Farmaceutiske lægemiddelvirksomheder vil endelig få evnen til fuldt ud at behandle et massivt udvalg af menneske-, dyre- og plantegenomer, der vil hjælpe med at skabe nye lægemidler og behandlinger for en række af verdens almindelige og ikke så almindelige sygdomme. Dette er især nyttigt under nye virusudbrud, såsom 2015 Ebola-forskrækkelsen fra Østafrika. Fremtidige behandlingshastigheder vil give medicinalvirksomheder mulighed for at analysere en viruss genom og bygge skræddersyede vacciner inden for få dage i stedet for uger eller måneder. Læs mere i vores Fremtiden for sundhed serien.

National sikkerhed: Dette er hovedårsagen til, at regeringen investerer så kraftigt i supercomputerudvikling. Mere kraftfulde supercomputere vil hjælpe fremtidige generaler med at skabe præcise kampstrategier til enhver kampsituation; det vil hjælpe med at designe mere effektive våbensystemer, og det vil hjælpe retshåndhævelses- og spionagenturer med bedre at identificere potentielle trusler, længe før de kan skade indenlandske civile.

Kunstig intelligens

Og så kommer vi til det kontroversielle emne kunstig intelligens (AI). De gennembrud, vi vil se i ægte kunstig intelligens i løbet af 2020'erne og 2030'erne, afhænger helt af fremtidens supercomputeres rå kraft. Men hvad nu hvis de supercomputere, vi antydede gennem hele dette kapitel, kunne blive gjort forældede af en helt ny klasse af computere?

Velkommen til kvantecomputere - det sidste kapitel i denne serie er kun et klik væk.