Quantumrun

PILDIKrediit: Quantumrun

Miks riigid võistlevad suurimate superarvutite ehitamise nimel? Arvutite tulevik P6

David Tal, kirjastaja, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Teisipäev, 09 / 15 / 2020 - 15: 33

Kes juhib andmetöötluse tulevikku, sellele kuulub maailm. Tehnikaettevõtted teavad seda. Riigid teavad seda. Ja see on põhjus, miks need osapooled, kelle eesmärk on omada suurimat jalajälge meie tulevikumaailmas, jooksevad paaniliselt järjest võimsamate superarvutite ehitamise nimel.

Kes võidab? Ja kuidas kõik need arvutiinvesteeringud end ära tasuvad? Enne nende küsimuste uurimist tehkem kokkuvõte tänapäevase superarvuti seisukorrast.

Superarvuti perspektiiv

Nii nagu vanasti, on ka praegune keskmine superarvuti massiivne masin, mis on suuruselt võrreldav 40–50 autot mahutava parklaga ja suudab päevaga välja arvutada lahenduse projektidele, milleks kuluks keskmisel personaalarvutil tuhandeid aastaid. lahendada. Ainus erinevus on see, et nii nagu meie personaalarvutid on küpsenud arvutusvõimsuselt, on ka meie superarvutid.

Konteksti jaoks võistlevad tänapäeva superarvutid nüüd petaflopi skaalal: 1 kilobait = 1,000 bitti 1 megabit = 1,000 kilobaiti 1 gigabit = 1,000 megabitti 1 terabit = 1,000 gigabitti 1 petabit = 1,000 terabitti

Allpool loetava žargooni tõlkimiseks pidage meeles, et bitt on andmete mõõtühik. "Baidid" on digitaalse teabe salvestamise mõõtühik. Lõpuks tähistab 'Flop' ujukomaoperatsioone sekundis ja mõõdab arvutuskiirust. Ujukomatehted võimaldavad arvutada väga pikki numbreid, mis on paljude teadus- ja insenerivaldkondade jaoks ülitähtis ning funktsioon, mille jaoks superarvutid on spetsiaalselt loodud. Seetõttu kasutab tööstus superarvutitest rääkides terminit "flop".

Kes juhib maailma parimaid superarvuteid?

Kui rääkida võitlusest superarvutite ülemvõimu pärast, on juhtivad riigid tõesti need, keda oodata võib: peamiselt USA, Hiina, Jaapan ja valitud ELi riigid.

Ent niivõrd kui osaluse kasvatamine ülemaailmses esikümnes omab prestiiži, on tõeliselt oluline riigi osakaal maailma superarvutiressurssidest ja siin on üks riik edasi astunud: Hiina.

Miks riigid võistlevad superarvutite ülemvõimu pärast

Põhineb 2017. aasta edetabel, Hiinas asub 202 maailma 500 kiireimast superarvutist (40%), Ameerika kontrollib aga 144 (29%). Kuid numbrid tähendavad vähemat, kui riigi arvutuslikkus suudab ära kasutada, ja ka siin on Hiinal juhtiv juht; Peale selle, et Hiinal on kaks kolmest suurimast superarvutist (2018), on Hiinal ka 35 protsenti maailma superarvutite võimsusest, võrreldes USA 30 protsendiga.

Siinkohal on loomulik küsimus, keda see huvitab? Miks riigid võistlevad üha kiiremate superarvutite ehitamise üle?

Noh, nagu me allpool kirjeldame, on superarvutid võimaldav tööriist. Need võimaldavad riigi teadlastel ja inseneridel jätkata pidevaid edusamme (ja mõnikord ka hiiglaslikke hüppeid) sellistes valdkondades nagu bioloogia, ilmaennustused, astrofüüsika, tuumarelvad ja palju muud.

Teisisõnu võimaldavad superarvutid riigi erasektoril luua tulusamaid pakkumisi ja avalikul sektoril tõhusamalt tegutseda. Aastakümnete jooksul võivad need superarvutite abil tehtud edusammud oluliselt muuta riigi majanduslikku, sõjalist ja geopoliitilist seisukorda.

Abstraktsemal tasandil omab tulevikku riik, mis kontrollib suurimat osa superarvutite võimsusest.

Exaflop barjääri purustamine

Arvestades ülaltoodud tegelikkust, ei tohiks olla üllatus, et USA plaanib tagasitulekut.

2017. aastal käivitas president Obama energeetikaministeeriumi, kaitseministeeriumi ja riikliku teadusfondi vahelise partnerlusena riikliku strateegilise andmetöötluse algatuse. See algatus on juba andnud kuuele ettevõttele kokku 258 miljonit dollarit, et uurida ja arendada maailma esimest superarvutit exaflop. Aurora. (Mõnes perspektiivis on see 1,000 petaflopsi, mis on ligikaudu maailma 500 parima superarvuti arvutusvõimsus kokku ja triljon korda kiirem kui teie isiklik sülearvuti.) See arvuti ilmub umbes 2021. aastal ja see toetab selliste organisatsioonide uurimisalgatusi nagu Sisejulgeoleku osakond, NASA, FBI, riiklikud tervishoiuinstituudid ja palju muud.

Redigeerimine: 2018. aasta aprillis USA valitsus teatas 600 miljonit dollarit kolme uue exaflopi arvuti rahastamiseks:

* ORNL-süsteem tarniti 2021. aastal ja aktsepteeriti 2022. aastal (ORNL-süsteem) * LLNL-süsteem tarniti 2022. aastal ja võeti vastu 2023. aastal (LLNL-süsteem) * ANL-i potentsiaalsüsteem tarniti 2022. aastal ja aktsepteeriti 2023. aastal (ANL-süsteem)

USA kahjuks töötab Hiina ka oma superarvuti exaflop kallal. Seega jooks jätkub.

Kuidas superarvutid võimaldavad tulevasi teaduse läbimurdeid

Varasemale vihjatud, praegused ja tulevased superarvutid võimaldavad läbimurdeid paljudes valdkondades.

Kõige vahetumate täiustuste hulgas, mida avalikkus märkab, on see, et igapäevased vidinad hakkavad töötama palju kiiremini ja paremini. Suurandmeid, mida need seadmed pilve jagavad, töötlevad ettevõtete superarvutid tõhusamalt, nii et teie mobiilsed isiklikud assistendid, nagu Amazon Alexa ja Google Assistant, hakkavad mõistma teie kõne tausta ja konteksti. vastake suurepäraselt teie tarbetult keerukatele küsimustele. Paljud uued kantavad seadmed annavad meile ka hämmastavaid jõude, nagu nutikad kõrvatropid, mis tõlgivad koheselt keeli reaalajas, Star Treki stiilis.

Samamoodi 2020. aastate keskpaigaks üks kord asjade Internet küpseb arenenud riikides, on peaaegu kõik tooted, sõidukid, hooned ja kõik meie kodudes veebiga ühendatud. Kui see juhtub, muutub teie maailm pingevabamaks.

Näiteks saadab külmkapp teile ostunimekirja, kui toit otsa saab. Seejärel astute supermarketisse, valite toidukaupade nimekirja ja lahkute ilma kassapidaja või kassaaparaadiga – esemed debiteeritakse teie pangakontolt automaatselt kohe, kui hoonest väljute. Parklasse välja jalutades ootab teid juba lahtise pakiruumiga isejuhtiv takso, et kohv hoiule panna ja koju sõidutada.

Kuid nende tulevaste superarvutite roll makrotasandil on palju suurem. Mõned näited:

Digitaalsed simulatsioonid: Superarvutid, eriti eksaskaalas, võimaldavad teadlastel luua bioloogiliste süsteemide täpsemaid simulatsioone, nagu ilmaennustused ja pikaajalised kliimamuutuste mudelid. Samuti kasutame neid paremate liiklussimulatsioonide loomiseks, mis võivad aidata kaasa isejuhtivate autode arendamisele.

Pooljuhid: Kaasaegsed mikrokiibid on muutunud liiga keeruliseks, et inimrühmad saaksid end tõhusalt kujundada. Sel põhjusel võtavad arenenud arvutitarkvara ja superarvutid homsete arvutite loomisel üha enam juhtrolli.

põllumajandus: Tulevased superarvutid võimaldavad arendada uusi taimi, mis on põua-, kuumuse- ja soolaveekindlad ning toitvad – see on hädavajalik töö, mis on vajalik järgmise kahe miljardi inimese toitmiseks, mis prognooside kohaselt jõuavad 2050. aastaks maailma. Lisateavet Inimkonna tulevik seeria.

Suur apteek: Farmaatsiaettevõtted saavad lõpuks võimaluse täielikult töödelda suurt hulka inimeste, loomade ja taimede genoome, mis aitavad luua uusi ravimeid ja ravimeetodeid mitmesuguste maailmas levinud ja mitte nii levinud haiguste jaoks. See on eriti kasulik uute viirusepuhangute ajal, nagu 2015. aasta Ebola-hirm Ida-Aafrikast. Tulevased töötlemiskiirused võimaldavad farmaatsiaettevõtetel analüüsida viiruse genoomi ja koostada kohandatud vaktsiine mõne päeva, mitte nädalate või kuude jooksul. Loe lähemalt meie Tervise tulevik seeria.

Rahvuslik julgeolek: See on peamine põhjus, miks valitsus investeerib nii palju superarvutite arendamisse. Võimsamad superarvutid aitavad tulevastel kindralitel luua täpseid lahingustrateegiaid igaks lahinguolukorraks; see aitab kavandada tõhusamaid relvasüsteeme ning aitab õiguskaitse- ja spiooniagentuuridel võimalikke ohte paremini tuvastada juba ammu enne, kui need võivad kodumaist tsiviilelanikkonda kahjustada.

tehisintellekti

Ja siis jõuame tehisintellekti (AI) vastuolulise teemani. Läbimurded, mida näeme tõelises AI-s 2020. ja 2030. aastatel, sõltuvad täielikult tulevaste superarvutite toorest võimsusest. Aga mis siis, kui superarvutid, millele kogu selle peatüki jooksul vihjasime, saaks vananenud täiesti uue arvutiklassiga?

Tere tulemast kvantarvutitesse – selle sarja viimane peatükk on vaid ühe hiireklõpsu kaugusel.