چرا کشورها برای ساخت بزرگترین ابررایانه ها با هم رقابت می کنند؟ آینده کامپیوترها P6

هر کسی آینده محاسبات را کنترل کند، صاحب جهان است. شرکت های فناوری آن را می دانند. کشورها آن را می دانند. و به همین دلیل است که آن دسته از طرف‌هایی که قصد دارند بزرگ‌ترین ردپای در دنیای آینده ما را داشته باشند، در یک مسابقه وحشت‌زده برای ساخت ابررایانه‌های قدرتمند هستند.

چه کسی برنده است؟ و دقیقاً چگونه تمام این سرمایه گذاری های محاسباتی نتیجه خواهند داد؟ قبل از بررسی این سوالات، اجازه دهید وضعیت ابرکامپیوتر مدرن را دوباره مرور کنیم.

دیدگاه ابر رایانه

درست مانند گذشته، ابرکامپیوترهای معمولی امروزی ماشینی عظیم هستند که از نظر اندازه با پارکینگی که 40 تا 50 ماشین در خود جای می‌دهد قابل مقایسه است و آنها می‌توانند در یک روز راه‌حل پروژه‌هایی را محاسبه کنند که هزاران سال طول می‌کشد تا یک کامپیوتر شخصی معمولی انجام شود. حل. تنها تفاوت این است که همانطور که کامپیوترهای شخصی ما از نظر قدرت محاسباتی بالغ شده اند، ابررایانه های ما نیز به بلوغ رسیده اند.

برای زمینه، ابررایانه های امروزی اکنون در مقیاس پتافلاپ رقابت می کنند: 1 کیلوبایت = 1,000 بیت، 1 مگابیت = 1,000 کیلوبایت، 1 گیگابیت = 1,000 مگابیت، 1 ترابیت = 1,000 گیگابیت، 1 پتابیت = 1,000،XNUMX ترابیت

برای ترجمه اصطلاحاتی که در زیر می‌خوانید، بدانید که «بیت» واحد اندازه‌گیری داده است. "بایت" واحد اندازه گیری برای ذخیره سازی اطلاعات دیجیتال است. در نهایت، "Flop" مخفف عملیات ممیز شناور در ثانیه است و سرعت محاسبات را اندازه گیری می کند. عملیات ممیز شناور امکان محاسبه اعداد بسیار طولانی را فراهم می کند، توانایی حیاتی برای رشته های مختلف علمی و مهندسی، و عملکردی که ابررایانه ها به طور خاص برای آن ساخته شده اند. به همین دلیل است که وقتی در مورد ابررایانه ها صحبت می شود، صنعت از اصطلاح "فلاپ" استفاده می کند.

چه کسی ابررایانه های برتر جهان را کنترل می کند؟

وقتی نوبت به نبرد برای برتری ابر رایانه‌ها می‌رسد، کشورهای پیشرو واقعاً همان کسانی هستند که انتظار دارید: عمدتاً ایالات متحده، چین، ژاپن و کشورهای منتخب اتحادیه اروپا.

همانطور که مطرح است، 10 ابرکامپیوتر برتر (2018) عبارتند از: (1) AI Bridging Cloud | ژاپن | 130 پتافلاپ (2) Sunway TaihuLight | چین | 93 پتافلاپ (3) Tianhe-2 | چین | 34 پتافلاپ (4) SuperMUC-NG | آلمان | 27 پتافلاپ (5) پیز داینت | سوئیس | 20 پتافلاپ (6) Gyoukou | ژاپن | 19 پتافلاپ (7) تایتان | ایالات متحده | 18 پتافلاپ (8) سکویا | ایالات متحده | 17 پتافلاپ (9) ترینیتی | ایالات متحده | 14 پتافلاپ (10) کوری | ایالات متحده | 14 پتافلاپ

با این حال، به همان اندازه که قرار دادن یک سهم در 10 برتر جهانی اعتبار دارد، آنچه واقعاً اهمیت دارد سهم یک کشور از منابع ابررایانه‌های جهان است و در اینجا یک کشور جلوتر رفته است: چین.

چرا کشورها برای برتری ابر رایانه ها رقابت می کنند؟

بر اساس رتبه بندی 2017چین میزبان 202 ابرکامپیوتر از سریع ترین 500 ابررایانه جهان (40 درصد) است، در حالی که آمریکا 144 ابررایانه (29 درصد) را کنترل می کند. اما اعداد به معنای کمتر از مقیاس محاسباتی است که یک کشور می تواند از آن بهره برداری کند، و در اینجا نیز چین پیشتاز فرماندهی را کنترل می کند. چین علاوه بر داشتن دو ابررایانه از سه ابررایانه برتر (2018)، از 35 درصد ظرفیت ابررایانه های جهان در مقایسه با 30 درصد ایالات متحده برخوردار است.

در این مرحله، سؤال طبیعی این است که چه کسی اهمیت می دهد؟ چرا کشورها بر سر ساخت ابررایانه های سریعتر با یکدیگر رقابت می کنند؟

خوب، همانطور که در زیر توضیح خواهیم داد، ابرکامپیوترها ابزاری توانمند هستند. آنها به دانشمندان و مهندسان یک کشور اجازه می دهند تا به پیشرفت مداوم (و گاهی جهش های بزرگ رو به جلو) در زمینه هایی مانند زیست شناسی، پیش بینی آب و هوا، اخترفیزیک، سلاح های هسته ای و غیره ادامه دهند.

به عبارت دیگر، ابررایانه‌ها به بخش خصوصی یک کشور اجازه می‌دهند تا پیشنهادات سودآورتری ایجاد کند و بخش عمومی آن به کارآمدتر عمل کند. طی دهه‌ها، این پیشرفت‌های ابررایانه‌ای می‌توانند جایگاه اقتصادی، نظامی و ژئوپلیتیکی یک کشور را به طور قابل توجهی تغییر دهند.

در یک سطح انتزاعی تر، کشوری که بیشترین سهم از ظرفیت ابررایانه را کنترل می کند، صاحب آینده است.

شکستن سد اگزافلوپ

با توجه به واقعیت هایی که در بالا ذکر شد، نباید تعجب آور باشد که ایالات متحده در حال برنامه ریزی برای بازگشت است.

در سال 2017، پرزیدنت اوباما ابتکار محاسبات استراتژیک ملی را به عنوان مشارکت بین وزارت انرژی، وزارت دفاع و بنیاد ملی علوم راه اندازی کرد. این ابتکار تاکنون در مجموع 258 میلیون دلار به شش شرکت در تلاش برای تحقیق و توسعه اولین ابررایانه اگزافلوپ جهان به نام اعطا کرده است. شفق قطبی. (از نظر برخی دیدگاه ها، این 1,000 پتافلاپ است، تقریباً قدرت محاسباتی 500 ابررایانه برتر جهان، و یک تریلیون بار سریعتر از لپ تاپ شخصی شما.) این رایانه برای عرضه در حدود سال 2021 تنظیم شده است و از طرح های تحقیقاتی سازمان هایی مانند وزارت امنیت داخلی، ناسا، FBI، مؤسسه ملی بهداشت، و غیره.

ویرایش: در آوریل 2018، دولت آمریکا اعلام کرد 600 میلیون دلار برای تامین مالی سه کامپیوتر جدید exaflop:

* سیستم ORNL تحویل در سال 2021 و پذیرفته شده در سال 2022 (سیستم ORNL) * سیستم LLNL تحویل سال 2022 و پذیرفته شده در سال 2023 (سیستم LLNL) * سیستم بالقوه ANL تحویل در سال 2022 و پذیرفته شده در سال 2023 (سیستم ANL)

متأسفانه برای ایالات متحده، چین نیز در حال کار بر روی ابررایانه exaflop خود است. از این رو، مسابقه ادامه دارد.

چگونه ابررایانه‌ها پیشرفت‌های علمی آینده را ممکن می‌سازند

پیش از این اشاره شد، ابررایانه های فعلی و آینده امکان پیشرفت در طیف وسیعی از رشته ها را فراهم می کنند.

یکی از سریع‌ترین پیشرفت‌هایی که عموم مردم متوجه خواهند شد این است که گجت‌های روزمره بسیار سریع‌تر و بهتر کار می‌کنند. داده‌های بزرگی که این دستگاه‌ها در فضای ابری به اشتراک می‌گذارند، توسط ابررایانه‌های شرکتی به‌طور مؤثرتری پردازش می‌شوند، به طوری که دستیارهای شخصی موبایل شما، مانند آمازون الکسا و دستیار Google، شروع به درک زمینه پشت گفتار شما می‌کنند. به سوالات پیچیده غیر ضروری خود کاملاً پاسخ دهید. هزاران ابزار پوشیدنی جدید نیز به ما قدرت‌های شگفت‌انگیزی می‌دهند، مانند گوش‌گیرهای هوشمند که فوراً زبان‌ها را به سبک Star Trek ترجمه می‌کنند.

به همین ترتیب، تا اواسط دهه 2020، یک بار اینترنت اشیا در کشورهای توسعه یافته بالغ می شود، تقریباً هر محصول، وسیله نقلیه، ساختمان و همه چیز در خانه های ما به وب متصل خواهد شد. وقتی این اتفاق بیفتد، دنیای شما بی دردسرتر می شود.

به عنوان مثال، وقتی غذا تمام شد، یخچال شما لیست خرید را برای شما پیامک می‌کند. سپس وارد یک سوپرمارکت می‌شوید، فهرست مواد غذایی گفته شده را انتخاب می‌کنید، و بدون اینکه با صندوق‌دار یا صندوق‌فروشی ارتباط برقرار کنید، از خانه خارج می‌شوید—در لحظه خروج از ساختمان، اقلام به‌طور خودکار از حساب بانکی‌تان کسر می‌شوند. وقتی به سمت پارکینگ می روید، یک تاکسی خودران با صندوق عقب باز منتظر شما خواهد بود تا چمدان هایتان را ذخیره کند و شما را به خانه برساند.

اما نقشی که این ابرکامپیوترهای آینده در سطح کلان ایفا خواهند کرد بسیار بزرگتر خواهد بود. چند مثال:

شبیه سازی دیجیتال: ابررایانه‌ها، به‌ویژه در مقیاس اگزا، به دانشمندان این امکان را می‌دهند که شبیه‌سازی‌های دقیق‌تری از سیستم‌های بیولوژیکی، مانند پیش‌بینی‌های آب‌وهوا و مدل‌های بلندمدت تغییرات آب و هوا بسازند. به همین ترتیب، ما از آنها برای ایجاد شبیه‌سازی ترافیک بهتر استفاده خواهیم کرد که می‌تواند به توسعه خودروهای خودران کمک کند.

نیمه هادی ها: ریزتراشه‌های مدرن بسیار پیچیده‌تر از آن شده‌اند که تیم‌هایی از انسان‌ها بتوانند خودشان را به‌طور مؤثر طراحی کنند. به همین دلیل، نرم‌افزارهای کامپیوتری پیشرفته و ابررایانه‌ها به طور فزاینده‌ای نقش پیشرو در معماری رایانه‌های فردا دارند.

قهوه: ابررایانه های آینده توسعه گیاهان جدیدی را امکان پذیر می کنند که مقاوم به خشکی، گرما و آب شور و همچنین مغذی هستند - کار ضروری برای تغذیه دو میلیارد نفر آینده که پیش بینی می شود تا سال 2050 وارد جهان شوند. بیشتر بخوانید در ما آینده جمعیت انسانی سری.

داروخانه بزرگ: شرکت‌های داروسازی سرانجام توانایی پردازش کامل طیف وسیعی از ژنوم‌های انسان، حیوان و گیاه را به دست خواهند آورد که به ایجاد دارو و درمان جدید برای انواع بیماری‌های رایج و نه چندان رایج در جهان کمک می‌کند. این امر به ویژه در هنگام شیوع ویروس جدید مانند ترس ابولا در شرق آفریقا در سال 2015 مفید است. سرعت‌های پردازش آینده به شرکت‌های داروسازی این امکان را می‌دهد تا ژنوم یک ویروس را تجزیه و تحلیل کنند و واکسن‌های سفارشی‌سازی شده را به جای چند هفته یا چند ماه، ظرف چند روز بسازند. ادامه مطلب را در ما بخوانید آینده سلامت سری.

امنیت ملی: این دلیل اصلی سرمایه گذاری هنگفت دولت برای توسعه ابر رایانه است. ابررایانه های قدرتمندتر به ژنرال های آینده کمک خواهند کرد تا استراتژی های دقیق نبردی را برای هر موقعیت جنگی ایجاد کنند. این به طراحی سیستم‌های تسلیحاتی مؤثرتر کمک می‌کند و به مجریان قانون و آژانس‌های جاسوسی کمک می‌کند تا تهدیدات بالقوه را مدت‌ها قبل از اینکه به غیرنظامیان داخلی آسیب بزنند شناسایی کنند.

هوش مصنوعی

و سپس به موضوع بحث برانگیز هوش مصنوعی (AI) می رسیم. پیشرفت هایی که در دهه های 2020 و 2030 در هوش مصنوعی واقعی خواهیم دید، کاملاً به قدرت خام ابررایانه های آینده بستگی دارد. اما اگر ابررایانه هایی که در کل این فصل به آنها اشاره کردیم، توسط یک کلاس کاملاً جدید از کامپیوترها منسوخ شوند، چه؟

به کامپیوترهای کوانتومی خوش آمدید—فصل آخر این مجموعه فقط با یک کلیک فاصله دارد.

سری آینده کامپیوترها

رابط های کاربری در حال ظهور برای تعریف مجدد بشریت: آینده رایانه ها P1

آینده توسعه نرم افزار: آینده کامپیوترها P2

انقلاب ذخیره سازی دیجیتال: آینده رایانه ها P3

قانون مور در حال محو شدن برای جرقه تجدید نظر اساسی در مورد ریزتراشه ها: آینده رایانه ها P4

رایانش ابری غیرمتمرکز می شود: آینده رایانه ها P5

چگونه کامپیوترهای کوانتومی جهان را تغییر خواهند داد: آینده کامپیوترها P7