Quantumrun

KUVAKrediitti: Quantumrun

Miksi maat kilpailevat rakentaakseen suurimpia supertietokoneita? Tietokoneiden tulevaisuus P6

David Tal, kustantaja, futuristi
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tiistaina 09 - 15:2020

Se, joka hallitsee tietojenkäsittelyn tulevaisuutta, omistaa maailman. Tekniikkayritykset tietävät sen. Maat tietävät sen. Ja siksi ne puolueet, jotka pyrkivät omistamaan suurimman jalanjäljen tulevaisuuden maailmaamme, kilpailevat paniikissa yhä tehokkaampien supertietokoneiden rakentamisesta.

Kuka voittaa? Ja kuinka kaikki nämä tietotekniikkainvestoinnit maksavat itsensä takaisin? Ennen kuin tutkimme näitä kysymyksiä, tehdään yhteenveto nykyaikaisen supertietokoneen tilasta.

Supertietokoneen näkökulma

Aivan kuten ennenkin, nykypäivän keskimääräinen supertietokone on massiivinen kone, joka on kooltaan verrattavissa 40-50 autolle sijoittuvaan parkkipaikkaan, ja ne voivat laskea päivässä ratkaisun projekteihin, mikä kestäisi keskimääräisellä henkilökohtaisella tietokoneella tuhansia vuosia. ratkaista. Ainoa ero on, että aivan kuten henkilökohtaiset tietokoneemme ovat kypsyneet laskentateholtaan, niin ovat myös supertietokoneemme.

Kontekstin vuoksi nykypäivän supertietokoneet kilpailevat nyt petaflop-mittakaavassa: 1 kilotavu = 1,000 1 bittiä 1,000 megabitti = 1 1,000 kilotavua 1 gigabitti = 1,000 1 megabittiä 1,000 terabitti = XNUMX XNUMX gigabittiä XNUMX petabitti = XNUMX XNUMX terabittiä

Kääntääksesi alla luettavaa ammattislangia, tiedä, että "Bitti" on datan mittayksikkö. "Tavut" ovat digitaalisen tiedon tallennuksen mittayksikkö. Lopuksi "Flop" tarkoittaa liukulukuoperaatioita sekunnissa ja mittaa laskennan nopeutta. Liukulukuoperaatiot mahdollistavat erittäin pitkien lukujen laskemisen, mikä on elintärkeä ominaisuus useilla tieteen ja tekniikan aloilla ja toiminto, jota varten supertietokoneet on erityisesti rakennettu. Tästä syystä teollisuus käyttää termiä "flop", kun puhutaan supertietokoneista.

Kuka hallitsee maailman parhaita supertietokoneita?

Mitä tulee taisteluun supertietokoneiden ylivallasta, johtavat maat ovat todella niitä, joita voit odottaa: pääasiassa Yhdysvallat, Kiina, Japani ja tietyt EU-maat.

Kuitenkin niin paljon kuin panoksen asettaminen globaalin top 10:een on arvovaltaa, todella tärkeää on maan osuus maailman supertietokoneresursseista, ja tässä yksi maa on mennyt eteenpäin: Kiina.

Miksi maat kilpailevat supertietokoneiden ylivallasta

Perustuen Vuoden 2017 sijoitusKiinassa on 202 maailman 500 nopeimmasta supertietokoneesta (40 %), kun taas Amerikassa 144 (29 %). Mutta luvut tarkoittavat vähemmän kuin maa voi hyödyntää laskentakaavaa, ja myös tässä Kiinalla on johtava johto; Sen lisäksi, että Kiina omistaa kaksi kolmesta parhaasta supertietokoneesta (2018), Kiinalla on myös 35 prosenttia maailman supertietokonekapasiteetista, kun se Yhdysvalloissa on 30 prosenttia.

Tässä vaiheessa luonnollinen kysymys kuuluu: ketä kiinnostaa? Miksi maat kilpailevat yhä nopeampien supertietokoneiden rakentamisesta?

No, kuten alla kerrotaan, supertietokoneet ovat mahdollistava työkalu. Niiden avulla maan tiedemiehet ja insinöörit voivat jatkaa tasaista edistystä (ja joskus jättihyppyjä eteenpäin) sellaisilla aloilla kuin biologia, sääennusteet, astrofysiikka, ydinaseet ja muut.

Toisin sanoen supertietokoneiden avulla maan yksityinen sektori voi rakentaa kannattavampaa tarjontaa ja julkinen sektori toimia tehokkaammin. Vuosikymmenien aikana nämä supertietokoneiden avulla toteutetut edistysaskeleet voivat muuttaa merkittävästi maan taloudellista, sotilaallista ja geopoliittista asemaa.

Abstraktimmin katsottuna maa, joka hallitsee suurinta osaa superlaskentakapasiteetista, omistaa tulevaisuuden.

Exaflop-esteen rikkominen

Kun otetaan huomioon yllä kuvatut tosiasiat, ei pitäisi tulla yllätyksenä, että Yhdysvallat suunnittelee paluuta.

Vuonna 2017 presidentti Obama käynnisti National Strategic Computing Initiativen energiaministeriön, puolustusministeriön ja National Science Foundationin välisenä kumppanuutena. Tämä aloite on jo myöntänyt yhteensä 258 miljoonaa dollaria kuudelle yritykselle pyrkiessään tutkimaan ja kehittämään maailman ensimmäistä exaflop-supertietokonetta nimeltä aamurusko. (Jostain näkökulmasta se on 1,000 500 petaflopsia, mikä on suunnilleen maailman 2021 suurimman supertietokoneen laskentateho yhteensä ja biljoona kertaa nopeampi kuin henkilökohtainen kannettava tietokoneesi.) Tämä tietokone julkaistaan noin vuonna XNUMX, ja se tukee sellaisten organisaatioiden tutkimushankkeita kuin Department of Homeland Security, NASA, FBI, National Institutes of Health ja paljon muuta.

Edit: Huhtikuussa 2018 Yhdysvaltain hallitus ilmoitti 600 miljoonaa dollaria kolmen uuden exaflop-tietokoneen rahoittamiseen:

* ORNL-järjestelmä toimitettu vuonna 2021 ja hyväksytty vuonna 2022 (ORNL-järjestelmä) * LLNL-järjestelmä toimitettu vuonna 2022 ja hyväksytty vuonna 2023 (LLNL-järjestelmä) * ANL-potentiaalijärjestelmä toimitettu vuonna 2022 ja hyväksytty vuonna 2023 (ANL-järjestelmä)

Valitettavasti USA:lle Kiina kehittää myös omaa exaflop-supertietokonettaan. Kisa siis jatkuu.

Kuinka supertietokoneet mahdollistavat tulevaisuuden tieteen läpimurtoja

Aiempien vihjeiden mukaan nykyiset ja tulevat supertietokoneet mahdollistavat läpimurtoja useilla aloilla.

Yksi välittömistä parannuksista, joita yleisö huomaa, on se, että päivittäiset vempaimet alkavat toimia paljon nopeammin ja paremmin. Yritysten supertietokoneet käsittelevät näiden laitteiden pilveen jakaman ison datan tehokkaammin, jotta mobiili henkilökohtaiset avustajasi, kuten Amazon Alexa ja Google Assistant, alkavat ymmärtää puheesi taustalla olevan kontekstin ja vastaa tarpeettoman monimutkaisiin kysymyksiisi täydellisesti. Useat uudet puettavat laitteet antavat meille myös uskomattomia voimia, kuten älykkäät korvatulpat, jotka kääntävät kielet välittömästi reaaliajassa Star Trek -tyyliin.

Samoin 2020-luvun puoliväliin mennessä, kerran esineiden Internet Kypsyy kehittyneissä maissa, lähes kaikki tuotteet, ajoneuvot, rakennukset ja kaikki kodeissamme on verkkoon yhteydessä. Kun tämä tapahtuu, maailmastasi tulee vaivattomaksi.

Esimerkiksi jääkaappisi lähettää sinulle tekstiviestillä ostoslistan, kun ruoka loppuu. Kävelet sitten supermarkettiin, valitset mainitun ruokaluettelon ja kävelet ulos ilman, että olet koskaan tekemisissä kassan tai kassakoneen kanssa – tuotteet veloitetaan automaattisesti pankkitililtäsi heti, kun poistut rakennuksesta. Kun kävelet ulos parkkipaikalle, itseajava taksi odottaa sinua jo tavaratilan ollessa auki, jotta voit säilyttää laukut ja ajaa sinut kotiin.

Mutta näiden tulevien supertietokoneiden rooli makrotasolla on paljon suurempi. Muutama esimerkki:

Digitaaliset simulaatiot: Supertietokoneet, erityisesti eksaskaalassa, antavat tutkijoille mahdollisuuden rakentaa tarkempia simulaatioita biologisista järjestelmistä, kuten sääennusteita ja pitkän aikavälin ilmastonmuutosmalleja. Samoin käytämme niitä parempien liikennesimulaatioiden luomiseen, jotka voivat auttaa itseohjautuvien autojen kehittämisessä.

Puolijohteet: Nykyaikaisista mikrosiruista on tullut aivan liian monimutkaisia, jotta ihmisryhmät voivat suunnitella itseään tehokkaasti. Tästä syystä kehittyneet tietokoneohjelmistot ja supertietokoneet ottavat yhä enemmän johtavaa roolia tulevaisuuden tietokoneiden suunnittelussa.

Maatalous: Tulevaisuuden supertietokoneiden avulla voidaan kehittää uusia kasveja, jotka ovat kuivuutta, lämpöä ja suolavettä kestäviä sekä ravitsevia – välttämättömiä töitä, jotka ovat välttämättömiä seuraavan kahden miljardin ihmisen ruokkimiseksi vuoteen 2050 mennessä. Lue lisää Ihmisväestön tulevaisuus sarja.

Iso farmasia: Lääkeyhtiöt saavat vihdoin kyvyn prosessoida täysimääräisesti valtava valikoima ihmisten, eläinten ja kasvien genomeja, mikä auttaa luomaan uusia lääkkeitä ja hoitoja moniin maailman yleisiin ja ei-tavallisiin sairauksiin. Tämä on erityisen hyödyllistä uusien virusepidemioiden aikana, kuten vuoden 2015 Ebola-pelko Itä-Afrikasta. Tulevat käsittelynopeudet antavat lääkeyhtiöille mahdollisuuden analysoida viruksen genomia ja rakentaa räätälöityjä rokotteita muutamassa päivässä viikkojen tai kuukausien sijaan. Lue lisää meidän Terveyden tulevaisuus sarja.

kansallinen turvallisuus: Tämä on tärkein syy siihen, miksi hallitus investoi niin paljon supertietokoneiden kehittämiseen. Tehokkaammat supertietokoneet auttavat tulevia kenraaleja luomaan tarkkoja taistelustrategioita mihin tahansa taistelutilanteeseen; se auttaa suunnittelemaan tehokkaampia asejärjestelmiä, ja se auttaa lainvalvonta- ja vakoiluviranomaisia tunnistamaan mahdolliset uhat paremmin kauan ennen kuin ne voivat vahingoittaa kotimaisia siviilejä.

Tekoäly

Ja sitten tulemme kiistanalaiseen aiheeseen tekoäly (AI). Todellisen tekoälyn läpimurrot 2020- ja 2030-luvuilla riippuvat täysin tulevaisuuden supertietokoneiden raakatehosta. Mutta entä jos supertietokoneet, joihin vihjailimme koko tässä luvussa, voisivat vanhentua kokonaan uudella tietokoneluokalla?

Tervetuloa kvanttitietokoneisiin – tämän sarjan viimeinen luku on vain napsautuksen päässä.