Квантумран

ИЗОБРАЖЕНИЕ КРЕДИТ: Квантумран

Почему страны соревнуются в создании самых больших суперкомпьютеров? Будущее компьютеров P6

Дэвид Тал, издатель, футурист
@DavidTalWrites
LinkedIn

Вт, 09 / 15 / 2020 - 15: 33

Тот, кто контролирует будущее вычислений, владеет миром. Технологические компании это знают. Страны это знают. И именно поэтому те стороны, которые стремятся завладеть наибольшим влиянием на наш будущий мир, в панике участвуют в создании все более мощных суперкомпьютеров.

Кто выигрывает? И как именно окупятся все эти вложения в вычисления? Прежде чем мы рассмотрим эти вопросы, давайте подытожим состояние современного суперкомпьютера.

Перспектива суперкомпьютера

Как и в прошлом, современный средний суперкомпьютер представляет собой массивную машину, сравнимую по размеру с автостоянкой, вмещающей 40-50 автомобилей, и они могут за день вычислить решение для проектов, на выполнение которых среднему персональному компьютеру потребовались бы тысячи лет. решать. Единственная разница в том, что наши персональные компьютеры выросли в вычислительной мощности, так же как и наши суперкомпьютеры.

Для сравнения, сегодняшние суперкомпьютеры теперь конкурируют на петафлопном уровне: 1 килобайт = 1,000 бит 1 мегабит = 1,000 килобайт 1 гигабит = 1,000 мегабит 1 терабит = 1,000 гигабит 1 петабит = 1,000 терабит

Чтобы перевести жаргон, который вы прочтете ниже, знайте, что «бит» — это единица измерения данных. «Байты» — это единица измерения для хранения цифровой информации. Наконец, «Flop» означает количество операций с плавающей запятой в секунду и измеряет скорость вычислений. Операции с плавающей запятой позволяют вычислять очень длинные числа, что жизненно важно для различных областей науки и техники, а также для функции, для которой специально созданы суперкомпьютеры. Вот почему, говоря о суперкомпьютерах, индустрия использует термин «флоп».

Кто контролирует лучшие в мире суперкомпьютеры?

Когда дело доходит до битвы за суперкомпьютерное превосходство, ведущие страны действительно те, кого вы ожидаете: в основном США, Китай, Япония и отдельные государства ЕС.

Тем не менее, участие в первой десятке мировых лидеров не только престижно, но действительно имеет значение доля страны в мировых суперкомпьютерных ресурсах, и здесь одна страна вырвалась вперед: Китай.

Почему страны соревнуются за суперкомпьютерное превосходство

Основываясь на Рейтинг 2017, в Китае находится 202 из 500 самых быстрых суперкомпьютеров в мире (40%), а в Америке — 144 (29%). Но цифры значат меньше, чем масштабы вычислений, которые может использовать страна, и здесь Китай тоже занимает лидирующие позиции; Помимо владения двумя из трех лучших суперкомпьютеров (2018 г.), Китай также обладает 35 процентами мировых суперкомпьютерных мощностей по сравнению с 30 процентами США.

В этот момент возникает естественный вопрос: кого это волнует? Почему страны соревнуются в создании все более быстрых суперкомпьютеров?

Что ж, как мы обрисуем ниже, суперкомпьютеры — это вспомогательный инструмент. Они позволяют ученым и инженерам страны продолжать добиваться устойчивого прогресса (а иногда и гигантских скачков вперед) в таких областях, как биология, прогнозирование погоды, астрофизика, ядерное оружие и т. д.

Другими словами, суперкомпьютеры позволяют частному сектору страны создавать более прибыльные предложения, а государственному сектору работать более эффективно. За десятилетия эти достижения с помощью суперкомпьютеров могли бы значительно изменить экономическое, военное и геополитическое положение страны.

На более абстрактном уровне страна, которая контролирует наибольшую долю суперкомпьютерных мощностей, владеет будущим.

Преодоление экзафлопного барьера

Учитывая изложенные выше реалии, не должно вызывать удивления то, что США планируют возвращение.

В 2017 году президент Обама запустил Национальную инициативу по стратегическим вычислениям в рамках партнерства между Министерством энергетики, Министерством обороны и Национальным научным фондом. В рамках этой инициативы уже было выделено в общей сложности 258 миллионов долларов шести компаниям на исследования и разработку первого в мире экзафлопсного суперкомпьютера под названием Aurora. (В некоторой перспективе это 1,000 петафлопс, что примерно соответствует вычислительной мощности 500 лучших суперкомпьютеров мира вместе взятых, и в триллион раз быстрее, чем ваш персональный ноутбук.) Этот компьютер должен быть выпущен примерно в 2021 году и будет поддерживать исследовательские инициативы таких организаций, как Министерство внутренней безопасности, НАСА, ФБР, Национальные институты здравоохранения и другие.

Изменить: в апреле 2018 г. правительство США объявило 600 миллионов долларов на финансирование трех новых экзафлопных компьютеров:

* Система ORNL поставлена в 2021 г. и принята в 2022 г. (система ORNL) * Система LLNL поставлена в 2022 г. и принята в 2023 г. (система LLNL) * Потенциальная система ANL поставлена в 2022 г. и принята в 2023 г. (система ANL)

К несчастью для США, Китай также работает над собственным экзафлопсным суперкомпьютером. Значит, гонка продолжается.

Как суперкомпьютеры обеспечат будущие научные прорывы

Намеки на более ранние, нынешние и будущие суперкомпьютеры позволяют совершить прорыв в ряде дисциплин.

Среди самых немедленных улучшений, которые общественность заметит, будет то, что повседневные гаджеты начнут работать намного быстрее и лучше. Большие данные, которые эти устройства передают в облако, будут более эффективно обрабатываться корпоративными суперкомпьютерами, так что ваши мобильные личные помощники, такие как Amazon Alexa и Google Assistant, начнут понимать контекст вашей речи и идеально отвечать на ваши излишне сложные вопросы. Тонны новых носимых устройств также дадут нам удивительные возможности, такие как умные затычки для ушей, которые мгновенно переводят языки в режиме реального времени в стиле «Звездного пути».

Аналогичным образом, к середине 2020-х гг. Интернет вещей созревает в развитых странах, почти каждый продукт, транспортное средство, здание и все в наших домах будет подключено к сети. Когда это произойдет, ваш мир станет более легким.

Например, ваш холодильник отправит вам список покупок, когда у вас закончатся продукты. Затем вы войдете в супермаркет, выберете указанный список продуктов и выйдете, даже не связавшись с кассиром или кассовым аппаратом — товары будут автоматически списаны с вашего банковского счета, как только вы выйдете из здания. Когда вы выйдете на парковку, беспилотное такси уже будет ждать вас с открытым багажником, чтобы оставить ваши сумки и отвезти вас домой.

Но роль, которую эти будущие суперкомпьютеры будут играть на макроуровне, будет намного больше. Несколько примеров:

Цифровое моделирование: Суперкомпьютеры, особенно в экзамасштабном масштабе, позволят ученым создавать более точные модели биологических систем, таких как прогнозы погоды и модели долгосрочного изменения климата. Точно так же мы будем использовать их для создания более качественных симуляций дорожного движения, которые могут помочь в разработке беспилотных автомобилей.

Полупроводниковые приборы: Современные микрочипы стали слишком сложными для того, чтобы команды людей могли эффективно их разрабатывать. По этой причине передовое компьютерное программное обеспечение и суперкомпьютеры все больше играют ведущую роль в архитектуре компьютеров завтрашнего дня.

Сельское хозяйство: будущие суперкомпьютеры позволят выращивать новые растения, устойчивые к засухе, жаре и соленой воде, а также питательные — важнейшая работа, необходимая для того, чтобы накормить следующие два миллиарда человек, которые, по прогнозам, появятся в мире к 2050 году. Подробнее читайте в нашей статье. Будущее человеческой популяции серии.

Крупные фармацевтические компании: Фармацевтические фармацевтические компании, наконец, получат возможность полностью обрабатывать огромный спектр геномов человека, животных и растений, что поможет в создании новых лекарств и методов лечения множества распространенных и не очень распространенных в мире заболеваний. Это особенно полезно во время новых вспышек вируса, таких как паника Эбола 2015 года в Восточной Африке. Будущие скорости обработки позволят фармацевтическим компаниям анализировать геном вируса и создавать индивидуальные вакцины в течение нескольких дней, а не недель или месяцев. Подробнее читайте в нашем Будущее Здоровья серии.

Национальной безопасности: Это основная причина, по которой правительство так много инвестирует в разработку суперкомпьютеров. Более мощные суперкомпьютеры помогут будущим генералам создавать точные боевые стратегии для любой боевой ситуации; это поможет разработать более эффективные системы вооружений, а также поможет правоохранительным и шпионским службам лучше выявлять потенциальные угрозы задолго до того, как они смогут нанести вред гражданскому населению.

искусственный интеллект

И тут мы подходим к спорной теме искусственного интеллекта (ИИ). Прорывы, которые мы увидим в области настоящего ИИ в 2020-х и 2030-х годах, полностью зависят от мощности будущих суперкомпьютеров. Но что, если суперкомпьютеры, на которые мы намекали на протяжении всей этой главы, могли бы быть заменены устаревшими компьютерами совершенно нового класса?

Добро пожаловать в квантовые компьютеры — последняя глава этой серии находится на расстоянии одного клика.