Quantumrun

KREDIT GAMBAR: Quantumrun

Mengapa negara bersaing untuk membina superkomputer terbesar? Masa Depan Komputer P6

David Tal, Penerbit, Futurist
@Davidtalwrites
LinkedIn

Sel, 09/15/2020 - 15:33

Sesiapa yang mengawal masa depan pengkomputeran, dia memiliki dunia. Syarikat teknologi mengetahuinya. Negara mengetahuinya. Dan itulah sebabnya pihak-pihak yang berhasrat untuk memiliki jejak terbesar di dunia masa depan kita berada dalam perlumbaan panik untuk membina superkomputer yang semakin berkuasa.

Siapa yang menang? Dan bagaimana sebenarnya semua pelaburan pengkomputeran ini akan membuahkan hasil? Sebelum kita meneroka soalan ini, mari kita imbas semula keadaan superkomputer moden.

Perspektif superkomputer

Sama seperti pada masa lalu, purata superkomputer hari ini ialah mesin besar, setanding saiznya dengan tempat letak kereta yang memuatkan 40-50 kereta, dan mereka boleh mengira dalam sehari penyelesaian untuk memproyeksikan apa yang akan mengambil purata komputer peribadi beribu-ribu tahun untuk selesaikan. Satu-satunya perbezaan ialah seperti komputer peribadi kita telah matang dalam kuasa pengkomputeran, begitu juga superkomputer kita.

Untuk konteks, superkomputer hari ini kini bersaing pada skala petaflop: 1 Kilobait = 1,000 bit 1 Megabit = 1,000 kilobait 1 Gigabit = 1,000 Megabit 1 Terabit = 1,000 Gigabit 1 Petabit = 1,000 Terabit

Untuk menterjemah jargon yang akan anda baca di bawah, ketahui bahawa 'Bit' ialah unit pengukuran data. 'Bytes' ialah unit ukuran untuk penyimpanan maklumat digital. Akhir sekali, 'Flop' bermaksud operasi titik terapung sesaat dan mengukur kelajuan pengiraan. Operasi titik terapung membolehkan pengkomputeran nombor yang sangat panjang, keupayaan penting untuk pelbagai bidang saintifik dan kejuruteraan, dan fungsi yang dibina khusus untuk superkomputer. Inilah sebabnya, apabila bercakap tentang superkomputer, industri menggunakan istilah 'flop.'

Siapa yang mengawal superkomputer terkemuka dunia?

Apabila ia datang kepada perjuangan untuk ketuanan superkomputer, negara-negara terkemuka benar-benar seperti yang anda harapkan: terutamanya Amerika Syarikat, China, Jepun dan negara-negara EU terpilih.

Walau bagaimanapun, walaupun menanam kepentingan dalam 10 teratas global memegang prestij, apa yang benar-benar penting ialah bahagian negara daripada sumber pengkomputeran super dunia, dan di sini satu negara telah maju ke hadapan: China.

Mengapa negara bersaing untuk ketuanan superkomputer

Berdasarkan Kedudukan 2017, China adalah rumah kepada 202 daripada 500 superkomputer terpantas di dunia (40%), manakala Amerika menguasai 144 (29%). Tetapi angka bermakna kurang daripada skala pengkomputeran yang boleh dieksploitasi oleh negara, dan di sini juga China mengawal pemimpin yang memerintah; selain memiliki dua daripada tiga superkomputer teratas (2018), China juga menikmati 35 peratus kapasiti superkomputer dunia, berbanding 30 peratus AS.

Pada ketika ini, soalan semula jadi untuk ditanya ialah, siapa yang peduli? Mengapakah negara bersaing untuk membina superkomputer yang lebih pantas?

Nah, seperti yang akan kami gariskan di bawah, superkomputer ialah alat yang membolehkan. Mereka membenarkan saintis dan jurutera negara untuk terus membuat kemajuan yang mantap (dan kadangkala lompatan gergasi ke hadapan) dalam bidang seperti biologi, ramalan cuaca, astrofizik, senjata nuklear dan banyak lagi.

Dalam erti kata lain, superkomputer membenarkan sektor swasta negara membina tawaran yang lebih menguntungkan dan sektor awamnya beroperasi dengan lebih cekap. Selama beberapa dekad, kemajuan yang didayakan superkomputer ini boleh mengubah kedudukan ekonomi, ketenteraan dan geopolitik negara dengan ketara.

Pada tahap yang lebih abstrak, negara yang mengawal bahagian terbesar kapasiti superkomputer memiliki masa depan.

Memecahkan halangan exaflop

Memandangkan realiti yang digariskan di atas, ia tidak sepatutnya mengejutkan bahawa AS merancang untuk kembali.

Pada 2017, Presiden Obama melancarkan Inisiatif Pengkomputeran Strategik Kebangsaan sebagai perkongsian antara Jabatan Tenaga, Jabatan Pertahanan dan Yayasan Sains Negara. Inisiatif ini telah menganugerahkan sejumlah $258 juta kepada enam syarikat dalam usaha untuk menyelidik dan membangunkan superkomputer exaflop pertama di dunia yang dipanggil Aurora. (Untuk beberapa perspektif, itu ialah 1,000 petaflops, kira-kira kuasa pengiraan gabungan 500 superkomputer teratas dunia, dan trilion kali lebih pantas daripada komputer riba peribadi anda.) Komputer ini ditetapkan untuk dikeluarkan sekitar 2021 dan akan menyokong inisiatif penyelidikan organisasi seperti Jabatan Keselamatan Dalam Negeri, NASA, FBI, Institut Kesihatan Nasional dan banyak lagi.

Sunting: Pada April 2018, the Kerajaan AS mengumumkan $600 juta untuk membiayai tiga komputer exaflop baharu:

* Sistem ORNL dihantar pada tahun 2021 dan diterima pada tahun 2022 (sistem ORNL) * Sistem LLNL dihantar pada tahun 2022 dan diterima pada tahun 2023 (sistem LLNL) * Sistem Potensi ANL dihantar pada tahun 2022 dan diterima pada tahun 2023 (sistem ANL)

Malangnya bagi AS, China juga sedang mengusahakan superkomputer exaflopnya sendiri. Oleh itu, perlumbaan diteruskan.

Bagaimana superkomputer akan membolehkan penemuan sains masa depan

Ditunjukkan pada superkomputer yang lebih awal, semasa dan akan datang membolehkan penemuan dalam pelbagai disiplin.

Antara penambahbaikan paling segera yang orang ramai akan perhatikan ialah gajet harian akan mula berfungsi dengan lebih pantas dan lebih baik. Data besar yang dikongsi oleh peranti ini ke dalam awan akan diproses dengan lebih berkesan oleh superkomputer korporat, supaya pembantu peribadi mudah alih anda, seperti Amazon Alexa dan Google Assistant, akan mula memahami konteks di sebalik ucapan dan jawab soalan rumit anda yang tidak perlu dengan sempurna. Banyak barang boleh pakai baharu juga akan memberikan kita kuasa yang menakjubkan, seperti penyumbat telinga pintar yang menterjemah bahasa serta-merta dalam masa nyata, gaya Star Trek.

Begitu juga, pada pertengahan 2020-an, sekali Internet Perkara matang di negara maju, hampir setiap produk, kenderaan, bangunan, dan segala-galanya di rumah kita akan disambungkan ke web. Apabila ini berlaku, dunia anda akan menjadi lebih mudah.

Sebagai contoh, peti sejuk anda akan menghantar mesej kepada anda senarai beli-belah apabila anda kehabisan makanan. Anda kemudiannya akan masuk ke pasar raya, memilih senarai item makanan tersebut dan keluar tanpa melibatkan diri dengan juruwang atau daftar tunai—barangan tersebut akan didebitkan secara automatik daripada akaun bank anda sebaik sahaja anda keluar dari bangunan. Apabila anda berjalan keluar ke tempat letak kereta, teksi memandu sendiri akan menunggu anda dengan bagasi terbuka untuk menyimpan beg anda dan memandu anda pulang.

Tetapi peranan superkomputer masa depan ini akan dimainkan di peringkat makro akan jauh lebih besar. Beberapa contoh:

Simulasi digital: Superkomputer, terutamanya di exascale, akan membolehkan saintis membina simulasi sistem biologi yang lebih tepat, seperti ramalan cuaca dan model perubahan iklim jangka panjang. Begitu juga, kami akan menggunakannya untuk mencipta simulasi trafik yang lebih baik yang boleh membantu pembangunan kereta pandu sendiri.

Semikonduktor: Mikrocip moden telah menjadi terlalu kompleks untuk pasukan manusia untuk mereka bentuk diri mereka sendiri dengan berkesan. Atas sebab ini, perisian komputer termaju dan superkomputer semakin mengambil peranan utama dalam arkitek komputer masa depan.

Pertanian: Superkomputer masa depan akan membolehkan pembangunan loji baharu yang tahan kemarau, haba dan air masin, serta kerja penting yang berkhasiat yang diperlukan untuk memberi makan kepada dua bilion orang seterusnya yang dijangka memasuki dunia menjelang 2050. Baca lebih lanjut dalam kami Masa Depan Populasi Manusia siri.

Farmasi besar: Syarikat ubat farmaseutikal akhirnya akan memperoleh keupayaan untuk memproses sepenuhnya rangkaian besar-besaran genom manusia, haiwan dan tumbuhan yang akan membantu penciptaan ubat dan rawatan baharu untuk pelbagai penyakit biasa dan tidak biasa di dunia. Ini amat berguna semasa wabak virus baharu, seperti ketakutan Ebola 2015 dari Afrika Timur. Kelajuan pemprosesan masa hadapan akan membolehkan syarikat farmaseutikal menganalisis genom virus dan membina vaksin tersuai dalam beberapa hari dan bukannya minggu atau bulan. Baca lebih lanjut dalam kami Masa Depan Kesihatan siri.

keselamatan negara: Inilah sebab utama mengapa kerajaan melabur begitu banyak dalam pembangunan superkomputer. Superkomputer yang lebih berkuasa akan membantu jeneral masa depan mencipta strategi pertempuran yang tepat untuk sebarang situasi pertempuran; ia akan membantu mereka bentuk sistem senjata yang lebih berkesan, dan ia akan membantu penguatkuasa undang-undang dan agensi pengintip mengenal pasti potensi ancaman lama sebelum ia boleh membahayakan orang awam domestik.

Kecerdasan buatan

Dan kemudian kita sampai ke topik kontroversial kecerdasan buatan (AI). Kejayaan yang akan kita lihat dalam AI sebenar pada tahun 2020-an dan 2030-an bergantung sepenuhnya pada kuasa mentah superkomputer masa depan. Tetapi bagaimana jika superkomputer yang kami bayangkan sepanjang keseluruhan bab ini boleh menjadi usang oleh kelas komputer yang sama sekali baru?

Selamat datang ke komputer kuantum—bab terakhir siri ini hanya dengan satu klik sahaja.