Quantumrun

MYNDAGREIÐSLA: Quantumrun

Af hverju keppast lönd við að smíða stærstu ofurtölvurnar? Framtíð tölva P6

David Tal, útgefandi, framtíðarfræðingur
@DavidTalWrites
LinkedIn

Þri, 09 - 15:2020

Sá sem stjórnar framtíð tölvunar, á heiminn. Tæknifyrirtæki vita það. Lönd vita það. Og þess vegna eru þeir aðilar sem stefna að því að eiga stærsta fótsporið á framtíðarheiminum okkar í skelfingarfullu kapphlaupi um að byggja sífellt öflugri ofurtölvur.

Hver er að sigra? Og hvernig nákvæmlega munu allar þessar tölvufjárfestingar borga sig? Áður en við skoðum þessar spurningar skulum við rifja upp stöðu nútíma ofurtölvu.

Ofurtölvusjónarhorn

Rétt eins og í fortíðinni er meðalofurtölva í dag gríðarstór vél, sambærileg að stærð við bílastæði sem tekur 40-50 bíla, og þeir geta reiknað út á einum degi lausn verkefna hvað myndi taka meðaleinkatölvu þúsundir ára að leysa. Eini munurinn er sá að eins og einkatölvurnar okkar hafa þroskast hvað varðar tölvuafl, þá hafa ofurtölvurnar okkar líka orðið það.

Til samhengis þá keppa ofurtölvur í dag á petaflop mælikvarða: 1 kílóbæti = 1,000 bitar 1 megabit = 1,000 kílóbæti 1 gígabit = 1,000 megabitar 1 terabit = 1,000 gígabitar 1 petabiti = 1,000 terabitar

Til að þýða hrognamálið sem þú munt lesa hér að neðan skaltu vita að 'Bit' er mælieining gagna. 'Bæti' eru mælieining fyrir stafræna upplýsingageymslu. Að lokum, 'Flop' stendur fyrir fljótandi punktaaðgerðir á sekúndu og mælir útreikningshraðann. Fljótandi punktaaðgerðir gera kleift að reikna mjög langar tölur, mikilvæga hæfileika fyrir margvísleg vísinda- og verkfræðisvið og aðgerð sem ofurtölvur eru sérstaklega byggðar fyrir. Þess vegna notar iðnaðurinn hugtakið „flopp“ þegar talað er um ofurtölvur.

Hver stjórnar helstu ofurtölvum heims?

Þegar kemur að baráttunni um ofurtölvu yfirburði, eru leiðandi löndin í raun og veru þau sem þú gætir búist við: aðallega Bandaríkin, Kína, Japan og valin ESB ríki.

Hins vegar, eins mikið og að gróðursetja hlut í topp 10 á heimsvísu hefur álit, það sem sannarlega skiptir máli er hlutur lands í ofurtölvuauðlindum heimsins, og hér hefur eitt land dregið sig áfram: Kína.

Af hverju lönd keppa um ofurtölvu yfirburði

Byggt á a 2017 röðun, Kína er heimili 202 af 500 hröðustu ofurtölvum heims (40%), en Ameríka ræður yfir 144 (29%). En tölur þýða minna en mælikvarðinn sem land getur nýtt sér, og hér ræður Kína einnig yfirburði; fyrir utan að eiga tvær af þremur efstu ofurtölvunum (2018), nýtur Kína einnig 35 prósent af ofurtölvugetu heimsins, samanborið við 30 prósent í Bandaríkjunum.

Á þessum tímapunkti er eðlileg spurning að spyrja, hverjum er ekki sama? Af hverju keppa lönd um að byggja sífellt hraðari ofurtölvur?

Jæja, eins og við munum útlista hér að neðan, eru ofurtölvur verkfæri sem gerir kleift. Þeir gera vísindamönnum og verkfræðingum landsins kleift að halda áfram að taka stöðugum framförum (og stundum risastökkum fram á við) á sviðum eins og líffræði, veðurspá, stjarneðlisfræði, kjarnorkuvopnum og fleira.

Með öðrum orðum, ofurtölvur leyfa einkageiranum í landinu að byggja upp arðbærara tilboð og opinbera geiranum að starfa á skilvirkari hátt. Í gegnum áratugi gætu þessar ofurtölvuvirku framfarir umbreytt verulega efnahagslegri, hernaðarlega og landfræðilegri stöðu lands.

Á óhlutbundnara stigi á það land sem ræður yfir stærsta hluta ofurtölvugetu framtíðarinnar.

Að rjúfa exaflop hindrunina

Miðað við raunveruleikann sem lýst er hér að ofan ætti það ekki að koma á óvart að Bandaríkin séu að skipuleggja endurkomu.

Árið 2017 hóf Obama forseti National Strategic Computing Initiative sem samstarf milli orkumálaráðuneytisins, varnarmálaráðuneytisins og National Science Foundation. Þetta framtak hefur þegar veitt sex fyrirtækjum samtals 258 milljónir dala í viðleitni til að rannsaka og þróa fyrstu exaflop ofurtölvu heims sem kallast Aurora. (Fyrir sumt sjónarhorn þá eru það 1,000 petaflops, nokkurn veginn útreikningsgeta 500 efstu ofurtölva heims samanlagt, og trilljón sinnum hraðar en persónulega fartölvan þín.) Þessi tölva er sett á útgáfu í kringum 2021 og mun styðja við rannsóknarverkefni stofnana eins og Department of Homeland Security, NASA, FBI, National Institute of Health, og fleira.

Breyting: Í apríl 2018 var Bandaríkjastjórn tilkynnti $600 milljónir til að fjármagna þrjár nýjar exaflop tölvur:

* ORNL kerfi afhent 2021 og samþykkt 2022 (ORNL kerfi) * LLNL kerfi afhent 2022 og samþykkt 2023 (LLNL kerfi) * ANL mögulegt kerfi afhent 2022 og samþykkt 2023 (ANL kerfi)

Því miður fyrir Bandaríkin er Kína líka að vinna að sinni eigin exaflop ofurtölvu. Þess vegna heldur keppnin áfram.

Hvernig ofurtölvur munu gera vísindabylting í framtíðinni kleift

Vísað til fyrri, núverandi og framtíðar ofurtölvur gera bylting í ýmsum greinum.

Meðal bráðustu endurbóta sem almenningur mun taka eftir er að daglegar græjur munu byrja að virka miklu hraðar og betur. Stóru gögnin sem þessi tæki deila inn í skýið verða unnin á skilvirkari hátt af ofurtölvum fyrirtækja, þannig að persónulegir farsímaaðstoðarmenn þínir, eins og Amazon Alexa og Google Assistant, munu byrja að skilja samhengið á bak við ræðu þína og svaraðu óþarflega flóknum spurningum þínum fullkomlega. Tonn af nýjum klæðnaði munu einnig gefa okkur ótrúlega krafta, eins og snjöll eyrnatappa sem þýða tungumál samstundis í rauntíma, Star Trek-stíl.

Sömuleiðis, um miðjan 2020, einu sinni internet hlutanna þroskast í þróuðum löndum, næstum allar vörur, farartæki, byggingar og allt á heimilum okkar verður nettengd. Þegar þetta gerist verður heimurinn þinn áreynslulausari.

Til dæmis mun ísskápurinn þinn senda þér skilaboð með innkaupalista þegar þú verður uppiskroppa með matinn. Þú munt þá ganga inn í matvörubúð, velja umræddan lista yfir matvörur og ganga út án þess að hafa nokkurn tíma í sambandi við gjaldkera eða sjóðsvél - hlutirnir verða sjálfkrafa skuldfærðir af bankareikningnum þínum um leið og þú ferð út úr byggingunni. Þegar þú gengur út á bílastæðið bíður sjálfkeyrandi leigubíll eftir þér með skottið opið til að geyma töskurnar þínar og keyra þig heim.

En hlutverkið sem þessar framtíðarofurtölvur munu gegna á þjóðhagsstigi verður mun stærra. Nokkur dæmi:

Stafræn uppgerð: Ofurtölvur, sérstaklega á exaskalanum, munu gera vísindamönnum kleift að búa til nákvæmari eftirlíkingar af líffræðilegum kerfum, eins og veðurspár og langtímalíkön fyrir loftslagsbreytingar. Sömuleiðis munum við nota þær til að búa til betri umferðarlíkingar sem geta aðstoðað við þróun sjálfkeyrandi bíla.

Hálfleiðarar: Nútíma örflögur eru orðnar allt of flóknar til að teymi manna geti hannað sig á áhrifaríkan hátt. Af þessum sökum eru háþróaður tölvuhugbúnaður og ofurtölvur í síauknum mæli að taka leiðandi hlutverk í hönnun tölvur morgundagsins.

Landbúnaður: Ofurtölvur í framtíðinni munu gera kleift að þróa nýjar plöntur sem þola þurrka, hita og saltvatn, ásamt næringarríkum — nauðsynlegri vinnu sem er nauðsynleg til að fæða næstu tvo milljarða manna sem áætlað er að komi í heiminn árið 2050. Lestu meira í okkar Framtíð mannkyns röð.

Stórt lyfsala: Lyfjafyrirtæki munu loksins öðlast getu til að fullvinna gríðarlegt úrval af erfðamengi manna, dýra og plantna sem mun hjálpa til við að búa til ný lyf og meðferð við ýmsum algengum og ekki svo algengum sjúkdómum heimsins. Þetta er sérstaklega gagnlegt við nýjar veirur, eins og ebóluhræðsluna 2015 frá Austur-Afríku. Framtíðarvinnsluhraði mun gera lyfjafyrirtækjum kleift að greina erfðamengi veirunnar og smíða sérsniðin bóluefni innan daga í stað vikna eða mánaða. Lestu meira í okkar Framtíð heilsu röð.

Almannatryggingar: Þetta er aðalástæðan fyrir því að ríkið leggur svona mikið í ofurtölvuþróun. Öflugri ofurtölvur munu hjálpa framtíðarhershöfðingjum að búa til nákvæmar bardagaaðferðir fyrir hvaða bardagaástand sem er; það mun hjálpa til við að hanna skilvirkari vopnakerfi og það mun hjálpa löggæslu- og njósnastofnunum betur að greina hugsanlegar ógnir löngu áður en þær geta skaðað innlenda borgara.

gervigreind

Og þá komum við að hinu umdeilda efni gervigreindar (AI). Byltingin sem við munum sjá í sannri gervigreind á 2020 og 2030 eru algjörlega háð hráafli framtíðar ofurtölva. En hvað ef ofurtölvurnar sem við gáfum í skyn allan þennan kafla gætu orðið úreltar með alveg nýjum tölvuflokki?

Velkomin í skammtatölvur - síðasti kafli þessarar seríu er með einum smelli í burtu.