퀀텀런

이미지 크레딧: 퀀텀런

왜 국가들은 가장 큰 슈퍼컴퓨터를 만들기 위해 경쟁합니까? 컴퓨터의 미래 P6

David Tal, 발행인, 미래학자
@DavidTalWrites
링크드인

화, 09 / 15 / 2020 - 15 : 33

컴퓨팅의 미래를 통제하는 사람이 세상을 소유합니다. 기술 회사는 알고 있습니다. 국가는 알고 있습니다. 이것이 바로 미래 세계에서 가장 큰 발자취를 남기려는 당사자들이 점점 더 강력한 슈퍼컴퓨터를 만들기 위해 패닉에 빠진 경쟁을 하는 이유입니다.

누가 이기나요? 그리고 이러한 모든 컴퓨팅 투자가 정확히 어떤 성과를 낼까요? 이러한 질문을 탐구하기 전에 현대 슈퍼컴퓨터의 상태를 요약해 보겠습니다.

슈퍼컴퓨터의 관점

과거와 마찬가지로 오늘날의 평균적인 슈퍼컴퓨터는 40-50대의 자동차를 수용할 수 있는 주차장과 비슷한 크기의 거대한 기계이며, 평균적인 개인용 컴퓨터가 수천 년이 걸리는 것을 계획하는 솔루션을 하루 만에 계산할 수 있습니다. 해결하다. 유일한 차이점은 개인용 컴퓨터가 컴퓨팅 능력에서 성숙했듯이 슈퍼컴퓨터도 성숙했다는 것입니다.

문맥상, 오늘날의 슈퍼컴퓨터는 이제 페타플롭 규모로 경쟁합니다. 1킬로바이트 = 1,000비트 1메가비트 = 1,000킬로바이트 1기가비트 = 1,000메가비트 1테라비트 = 1,000기가비트 1페타비트 = 1,000테라비트

아래에서 읽을 전문 용어를 번역하려면 '비트'가 데이터 측정 단위임을 알아야 합니다. '바이트'는 디지털 정보 저장을 위한 측정 단위입니다. 마지막으로 'Flop'은 초당 부동 소수점 연산을 의미하며 계산 속도를 측정합니다. 부동 소수점 연산을 사용하면 매우 긴 숫자를 계산할 수 있으며, 다양한 과학 및 공학 분야에 필수적인 능력과 슈퍼컴퓨터가 특별히 제작된 기능을 사용할 수 있습니다. 그렇기 때문에 업계에서는 슈퍼컴퓨터를 말할 때 '플롭'이라는 용어를 사용합니다.

누가 세계 최고의 슈퍼 컴퓨터를 제어합니까?

슈퍼컴퓨터의 패권을 놓고 벌이는 전쟁에서 가장 앞서가는 국가는 주로 미국, 중국, 일본 및 일부 EU 국가입니다.

10년 상위 2018대 슈퍼컴퓨터는 다음과 같습니다. (1) AI 브리징 클라우드 | 일본 | 130페타플롭 (2) Sunway TaihuLight | 중국 | 93페타플롭스 (3) Tianhe-2 | 중국 | 34페타플롭 (4) 슈퍼MUC-NG | 독일 | 27페타플롭스 (5) 피츠 데 인트 | 스위스 | 20페타플롭스 (6) 교코우 | 일본 | 19페타플롭스 (7) 타이탄 | 미국 | 18페타플롭스 (8) 세쿼이아 | 미국 | 17페타플롭스 (9) 트리니티 | 미국 | 14페타플롭스 (10) 코리 | 미국 | 14페타플롭

그러나 세계 10위권에 대한 지분을 심는 것이 명성을 얻는 만큼 진정으로 중요한 것은 세계 슈퍼컴퓨팅 자원에서 한 국가의 몫이며, 여기서 한 국가가 앞서고 있습니다. 바로 중국입니다.

국가가 슈퍼컴퓨터 패권을 놓고 경쟁하는 이유

을 바탕으로 2017 년 랭킹, 중국은 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 202대 중 500대(40%)를 보유하고 있으며 미국은 144대(29%)를 보유하고 있습니다. 그러나 숫자는 한 국가가 활용할 수 있는 컴퓨팅 규모보다 작음을 의미하며 여기에서도 중국이 주도권을 쥐고 있습니다. 2018년 상위 35대 슈퍼컴퓨터 중 30대를 소유한 것 외에도 중국은 미국의 XNUMX%에 비해 세계 슈퍼컴퓨팅 용량의 XNUMX%를 보유하고 있습니다.

이 시점에서 묻는 자연스러운 질문은 누가 신경을 쓰는가 하는 것입니다. 왜 국가들은 더 빠른 슈퍼컴퓨터를 만들기 위해 경쟁합니까?

글쎄요, 우리가 아래에서 설명하겠지만, 슈퍼컴퓨터는 가능하게 하는 도구입니다. 이를 통해 한 국가의 과학자와 엔지니어가 생물학, 일기 예보, 천체 물리학, 핵무기 등과 같은 분야에서 꾸준한 발전(때로는 거대한 도약)을 계속할 수 있습니다.

다시 말해, 슈퍼컴퓨터는 한 국가의 민간 부문이 보다 수익성 있는 제품을 만들고 공공 부문이 보다 효율적으로 운영할 수 있도록 합니다. 수십 년에 걸쳐 이러한 슈퍼컴퓨터 기반의 발전은 국가의 경제적, 군사적, 지정학적 위상을 크게 변화시킬 수 있습니다.

보다 추상적인 수준에서 슈퍼컴퓨팅 용량의 가장 큰 부분을 통제하는 국가가 미래를 소유합니다.

엑사플롭 장벽을 깨다

위에서 설명한 현실을 감안할 때 미국이 컴백을 계획하고 있는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

2017년 오바마 대통령은 에너지부, 국방부, 국립과학재단의 파트너십으로 국가 전략 컴퓨팅 이니셔티브(National Strategic Computing Initiative)를 시작했습니다. 이 이니셔티브는 이미 세계 최초의 엑사플롭 슈퍼컴퓨터 오로라. (어떤 관점에서는 이는 1,000페타플롭에 해당하며, 대략 세계 상위 500대 슈퍼컴퓨터를 합친 것의 계산 능력이며 개인용 노트북보다 2021조 배 더 빠릅니다.) 이 컴퓨터는 XNUMX년경 출시될 예정이며 다음과 같은 조직의 연구 이니셔티브를 지원할 것입니다. 국토안보부, NASA, FBI, 국립보건원 등

편집: 2018년 XNUMX월, 미국 정부 발표 새로운 exaflop 컴퓨터 600대를 지원하기 위해 XNUMX억 달러:

* ORNL 시스템 2021년 납품 및 2022년 수용(ORNL 시스템) * LLNL 시스템 2022년 납품 및 2023년 수용(LLNL 시스템) * ANL 잠재적 시스템 2022년 납품 및 2023년 수용(ANL 시스템)

불행히도 미국에게는 중국도 자체 엑사플롭 슈퍼컴퓨터를 개발하고 있습니다. 따라서 경주는 계속됩니다.

슈퍼컴퓨터가 미래 과학 혁신을 가능하게 하는 방법

초기, 현재 및 미래의 슈퍼컴퓨터는 다양한 분야에서 획기적인 발전을 가능하게 합니다.

대중이 알게 될 가장 즉각적인 개선 사항 중 하나는 일상적인 가제트가 훨씬 더 빠르고 더 잘 작동하기 시작한다는 것입니다. 이러한 장치가 클라우드로 공유하는 빅 데이터는 기업 슈퍼컴퓨터에서 보다 효과적으로 처리되어 Amazon Alexa 및 Google Assistant와 같은 모바일 개인 비서가 사용자의 말과 행동 이면의 맥락을 이해하기 시작할 것입니다. 불필요하게 복잡한 질문에 완벽하게 대답하십시오. 수많은 새로운 웨어러블은 실시간으로 언어를 즉시 번역하는 스마트 귀마개, 스타 트렉 스타일과 같은 놀라운 기능을 제공할 것입니다.

마찬가지로 2020년대 중반까지 한 번 사물 인터넷 선진국에서는 거의 모든 제품, 차량, 건물 및 가정의 모든 것이 웹에 연결될 것입니다. 이것이 일어날 때, 당신의 세상은 더 힘들지 않게 될 것입니다.

예를 들어, 냉장고는 음식이 떨어지면 쇼핑 목록을 문자로 보냅니다. 그런 다음 슈퍼마켓에 들어가서 해당 식품 목록을 선택하고 계산원이나 금전 등록기를 사용하지 않고 나갈 것입니다. 건물을 나가는 순간 항목은 자동으로 은행 계좌에서 인출됩니다. 주차장으로 나가면 이미 트렁크를 열어둔 상태로 자율주행 택시가 기다리고 있어 짐을 보관하고 집까지 데려다준다.

그러나 이러한 미래 슈퍼컴퓨터가 거시적 수준에서 수행할 역할은 훨씬 더 커질 것입니다. 몇 가지 예:

디지털 시뮬레이션: 특히 엑사스케일의 슈퍼컴퓨터는 과학자들이 일기 예보 및 장기 기후 변화 모델과 같은 생물학적 시스템에 대한 보다 정확한 시뮬레이션을 구축할 수 있도록 합니다. 마찬가지로, 자율 주행 자동차의 개발을 지원할 수 있는 더 나은 교통 시뮬레이션을 만드는 데 사용할 것입니다.

반도체: 현대 마이크로칩은 인간 팀이 스스로 효과적으로 설계하기에는 너무 복잡해졌습니다. 이러한 이유로 고급 컴퓨터 소프트웨어와 슈퍼컴퓨터는 미래의 컴퓨터를 설계하는 데 점점 더 주도적인 역할을 하고 있습니다.

농업: 미래의 슈퍼컴퓨터는 2050년까지 세계에 진입할 것으로 예상되는 다음 XNUMX억 인구를 먹여 살리는 데 필요한 가뭄, 열, 염수 저항성뿐만 아니라 영양가가 있는 새로운 식물의 개발을 가능하게 할 것입니다. 자세히 알아보기 인구의 미래 시리즈.

큰 제약: 제약 제약 회사는 마침내 광범위한 인간, 동물 및 식물 게놈을 완전히 처리할 수 있는 능력을 얻게 될 것이며, 이는 세계의 다양한 일반적인 질병과 흔하지 않은 질병에 대한 신약 및 치료제 개발에 도움이 될 것입니다. 이는 2015년 동아프리카의 에볼라 공포와 같은 새로운 바이러스 발생 시 특히 유용합니다. 미래의 처리 속도를 통해 제약 회사는 바이러스의 게놈을 분석하고 몇 주 또는 몇 달이 아닌 며칠 내에 맞춤형 백신을 만들 수 있습니다. 더 읽어보기 건강의 미래 시리즈.

국가 안보: 정부가 슈퍼컴퓨터 개발에 막대한 투자를 하는 주된 이유다. 더 강력한 슈퍼컴퓨터는 미래의 장군이 어떤 전투 상황에서도 정확한 전투 전략을 수립하는 데 도움이 될 것입니다. 그것은 더 효과적인 무기 시스템을 설계하는 데 도움이 될 것이며 법 집행 기관과 첩보 기관이 국내 민간인을 해칠 수 있기 훨씬 전에 잠재적 위협을 더 잘 식별하는 데 도움이 될 것입니다.

인공 지능

그리고 나서 논란이 되고 있는 인공지능(AI) 주제로 갑니다. 2020년대와 2030년대에 진정한 AI에서 보게 될 혁신은 전적으로 미래 슈퍼컴퓨터의 강력한 힘에 달려 있습니다. 그러나 이 장의 전체에서 우리가 암시한 슈퍼컴퓨터가 완전히 새로운 종류의 컴퓨터에 의해 쓸모없게 될 수 있다면 어떨까요?

양자 컴퓨터에 오신 것을 환영합니다. 이 시리즈의 마지막 장은 클릭 한 번이면 됩니다.