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Warum konkurrieren Länder um den Bau der größten Supercomputer? Zukunft der Computer P6

David Tal, Verleger, Futurist
@DavidTalWrites
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Di, 09 / 15 / 2020 - 15: 33

Wer die Zukunft des Computing kontrolliert, dem gehört die Welt. Tech-Unternehmen wissen es. Die Länder wissen es. Und deshalb befinden sich diejenigen Parteien, die darauf abzielen, den größten Fußabdruck auf unserer zukünftigen Welt zu besitzen, in einem panischen Rennen, um immer leistungsfähigere Supercomputer zu bauen.

Wer gewinnt? Und wie genau werden sich all diese Computerinvestitionen auszahlen? Bevor wir diesen Fragen nachgehen, lassen Sie uns den Zustand des modernen Supercomputers zusammenfassen.

Eine Supercomputer-Perspektive

Genau wie in der Vergangenheit ist der durchschnittliche Supercomputer von heute eine riesige Maschine, vergleichbar mit der Größe eines Parkplatzes mit 40-50 Autos, und sie können an einem Tag die Lösung von Projekten berechnen, für die ein durchschnittlicher Personal Computer Tausende von Jahren brauchen würde lösen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass unsere Supercomputer genauso ausgereift sind wie unsere Personal Computer.

Zum Vergleich: Die heutigen Supercomputer konkurrieren jetzt im Petaflop-Maßstab: 1 Kilobyte = 1,000 Bit 1 Megabit = 1,000 Kilobyte 1 Gigabit = 1,000 Megabit 1 Terabit = 1,000 Gigabit 1 Petabit = 1,000 Terabit

Um den Jargon zu übersetzen, den Sie unten lesen werden, sollten Sie wissen, dass ein „Bit“ eine Maßeinheit für Daten ist. „Bytes“ sind eine Maßeinheit für die digitale Informationsspeicherung. „Flop“ schließlich steht für Fließkommaoperationen pro Sekunde und misst die Rechengeschwindigkeit. Gleitkommaoperationen ermöglichen die Berechnung sehr langer Zahlen, eine wichtige Fähigkeit für eine Vielzahl von wissenschaftlichen und technischen Bereichen und eine Funktion, für die Supercomputer speziell gebaut wurden. Aus diesem Grund verwendet die Industrie den Begriff „Flop“, wenn es um Supercomputer geht.

Wer kontrolliert die besten Supercomputer der Welt?

Wenn es um den Kampf um die Supercomputer-Vorherrschaft geht, sind die führenden Länder wirklich so, wie man es erwarten würde: hauptsächlich die Vereinigten Staaten, China, Japan und ausgewählte EU-Staaten.

Doch so sehr es Prestige bedeutet, eine Beteiligung an den globalen Top 10 zu gründen, was wirklich zählt, ist der Anteil eines Landes an den weltweiten Supercomputing-Ressourcen, und hier hat ein Land die Nase vorn: China.

Warum Länder um die Vorherrschaft von Supercomputern konkurrieren

Bezogen auf a 2017-RanglisteIn China befinden sich 202 der 500 schnellsten Supercomputer der Welt (40 %), während Amerika 144 (29 %) kontrolliert. Aber Zahlen bedeuten weniger als das Ausmaß der Computer, die ein Land nutzen kann, und auch hier hat China eine überragende Führung; Abgesehen davon, dass es zwei der drei besten Supercomputer (2018) besitzt, verfügt China auch über 35 Prozent der weltweiten Supercomputing-Kapazität, verglichen mit den 30 Prozent der USA.

An dieser Stelle stellt sich natürlich die Frage: Wen interessiert das? Warum konkurrieren Länder um den Bau immer schnellerer Supercomputer?

Nun, wie wir weiter unten skizzieren werden, sind Supercomputer ein Hilfsmittel. Sie ermöglichen es den Wissenschaftlern und Ingenieuren eines Landes, in Bereichen wie Biologie, Wettervorhersage, Astrophysik, Atomwaffen und mehr stetige Fortschritte (und manchmal riesige Sprünge nach vorne) zu machen.

Mit anderen Worten, Supercomputer ermöglichen es dem Privatsektor eines Landes, profitablere Angebote zu erstellen, und seinem öffentlichen Sektor, effizienter zu arbeiten. Über Jahrzehnte hinweg konnten diese supercomputergestützten Fortschritte das wirtschaftliche, militärische und geopolitische Ansehen eines Landes erheblich verändern.

Auf einer abstrakteren Ebene gehört die Zukunft dem Land, das den größten Teil der Supercomputing-Kapazität kontrolliert.

Durchbrechen der Exaflop-Barriere

Angesichts der oben skizzierten Realitäten sollte es nicht überraschen, dass die USA ein Comeback planen.

2017 startete Präsident Obama die National Strategic Computing Initiative als Partnerschaft zwischen dem Energieministerium, dem Verteidigungsministerium und der National Science Foundation. Diese Initiative hat bereits insgesamt 258 Millionen US-Dollar an sechs Unternehmen vergeben, um den weltweit ersten Exaflop-Supercomputer namens "Exaflop" zu erforschen und zu entwickeln Aurora. (Aus gewisser Sicht sind das 1,000 Petaflops, ungefähr die Rechenleistung der 500 besten Supercomputer der Welt zusammen und eine Billion Mal schneller als Ihr persönlicher Laptop.) Dieser Computer soll um 2021 auf den Markt kommen und die Forschungsinitiativen von Organisationen wie unterstützen Department of Homeland Security, NASA, das FBI, die National Institutes of Health und mehr.

Edit: Im April 2018 wurde die Das teilte die US-Regierung mit 600 Millionen Dollar zur Finanzierung von drei neuen Exaflop-Computern:

* ORNL-System 2021 geliefert und 2022 abgenommen (ORNL-System) * LLNL-System 2022 geliefert und 2023 abgenommen (LLNL-System) * ANL Potential System 2022 geliefert und 2023 abgenommen (ANL-System)

Unglücklicherweise für die USA arbeitet auch China an einem eigenen Exaflop-Supercomputer. Daher geht das Rennen weiter.

Wie Supercomputer zukünftige wissenschaftliche Durchbrüche ermöglichen werden

Angedeutet von früheren, ermöglichen aktuelle und zukünftige Supercomputer Durchbrüche in einer Reihe von Disziplinen.

Zu den unmittelbarsten Verbesserungen, die die Öffentlichkeit bemerken wird, gehört, dass alltägliche Geräte viel schneller und besser funktionieren werden. Die großen Datenmengen, die diese Geräte an die Cloud weitergeben, werden von den Supercomputern der Unternehmen effektiver verarbeitet, sodass Ihre mobilen persönlichen Assistenten wie Amazon Alexa und Google Assistant beginnen, den Kontext hinter Ihrer Rede zu verstehen und zu verstehen Beantworten Sie Ihre unnötig komplexen Fragen perfekt. Tonnenweise neue Wearables werden uns auch erstaunliche Kräfte verleihen, wie intelligente Ohrstöpsel, die Sprachen sofort in Echtzeit übersetzen, im Star Trek-Stil.

Ebenso bis Mitte der 2020er Jahre einmal das Internet der Dinge in entwickelten Ländern heranreift, werden fast alle Produkte, Fahrzeuge, Gebäude und alles in unseren Häusern mit dem Internet verbunden sein. Wenn dies geschieht, wird Ihre Welt müheloser.

Zum Beispiel sendet Ihnen Ihr Kühlschrank eine Einkaufsliste per SMS, wenn Ihnen das Essen ausgeht. Sie gehen dann in einen Supermarkt, wählen die Liste mit Lebensmitteln aus und gehen hinaus, ohne sich jemals mit einem Kassierer oder einer Registrierkasse in Verbindung zu setzen – die Artikel werden automatisch von Ihrem Bankkonto abgebucht, sobald Sie das Gebäude verlassen. Wenn Sie zum Parkplatz hinausgehen, wartet bereits ein selbstfahrendes Taxi mit offenem Kofferraum auf Sie, um Ihre Taschen zu verstauen und Sie nach Hause zu fahren.

Aber die Rolle, die diese zukünftigen Supercomputer auf der Makroebene spielen werden, wird weitaus größer sein. Ein paar Beispiele:

Digitale Simulationen: Supercomputer, insbesondere im Exa-Maßstab, werden es Wissenschaftlern ermöglichen, genauere Simulationen biologischer Systeme zu erstellen, wie Wettervorhersagen und langfristige Klimaänderungsmodelle. Ebenso werden wir sie verwenden, um bessere Verkehrssimulationen zu erstellen, die die Entwicklung selbstfahrender Autos unterstützen können.

Halbleiter: Moderne Mikrochips sind viel zu komplex geworden, als dass Menschenteams sie effektiv selbst entwerfen könnten. Aus diesem Grund übernehmen fortschrittliche Computersoftware und Supercomputer zunehmend eine führende Rolle bei der Entwicklung der Computer von morgen.

Landwirtschaft: Zukünftige Supercomputer werden die Entwicklung neuer Pflanzen ermöglichen, die dürre-, hitze- und salzwasserresistent sowie nahrhaft sind – eine wesentliche Arbeit, die notwendig ist, um die nächsten zwei Milliarden Menschen zu ernähren, die voraussichtlich bis 2050 auf die Welt kommen werden. Lesen Sie mehr in unserem Zukunft der menschlichen Bevölkerung Serie.

Big Pharma: Pharmazeutische Arzneimittelhersteller werden endlich in der Lage sein, eine große Bandbreite menschlicher, tierischer und pflanzlicher Genome vollständig zu verarbeiten, was die Entwicklung neuer Medikamente und Behandlungen für eine Vielzahl von weltweit verbreiteten und weniger verbreiteten Krankheiten unterstützen wird. Dies ist besonders nützlich bei neuen Virusausbrüchen, wie der Ebola-Angst 2015 in Ostafrika. Zukünftige Verarbeitungsgeschwindigkeiten werden es Pharmaunternehmen ermöglichen, das Genom eines Virus zu analysieren und maßgeschneiderte Impfstoffe innerhalb von Tagen statt Wochen oder Monaten herzustellen. Lesen Sie mehr in unserem Zukunft der Gesundheit Serie.

nationale Sicherheit: Das ist der Hauptgrund, warum die Regierung so stark in die Entwicklung von Supercomputern investiert. Leistungsstärkere Supercomputer werden zukünftigen Generälen helfen, präzise Kampfstrategien für jede Kampfsituation zu entwickeln; Es wird dazu beitragen, effektivere Waffensysteme zu entwickeln, und es wird Strafverfolgungs- und Spionagebehörden helfen, potenzielle Bedrohungen besser zu erkennen, lange bevor sie einheimischen Zivilisten Schaden zufügen können.

Künstliche Intelligenz

Und dann kommen wir zum umstrittenen Thema Künstliche Intelligenz (KI). Die Durchbrüche, die wir in den 2020er und 2030er Jahren in echter KI sehen werden, hängen vollständig von der rohen Leistung zukünftiger Supercomputer ab. Aber was wäre, wenn die Supercomputer, auf die wir in diesem ganzen Kapitel hingewiesen haben, durch eine völlig neue Computerklasse überholt werden könnten?

Willkommen bei Quantencomputern – das letzte Kapitel dieser Serie ist nur einen Klick entfernt.