Quantumrun

OBRÁZOK PRE OBRÁZOK: Quantumrun

Prečo krajiny súťažia o výrobu najväčších superpočítačov? Budúcnosť počítačov P6

David Tal, vydavateľ, futurista
@DavidTalWrites
LinkedIn

Ut, 09 - 15:2020

Kto ovláda budúcnosť výpočtovej techniky, vlastní svet. Technické spoločnosti to vedia. Krajiny to vedia. A to je dôvod, prečo tie strany, ktorých cieľom je vlastniť najväčšiu stopu na našom budúcom svete, v panike pretekajú v budovaní čoraz výkonnejších superpočítačov.

Kto vyhráva? A ako presne sa všetky tieto investície do výpočtovej techniky oplatia? Predtým, ako preskúmame tieto otázky, zopakujme si stav moderného superpočítača.

Perspektíva superpočítača

Tak ako v minulosti, aj dnešný priemerný superpočítač je obrovský stroj, veľkosťou porovnateľný s parkoviskom pre 40 – 50 áut, ktorý dokáže za deň vypočítať riešenie projektov, ktoré by priemernému osobnému počítaču trvalo tisíce rokov. vyriešiť. Jediný rozdiel je v tom, že tak ako naše osobné počítače dozreli vo výpočtovej sile, dozreli aj naše superpočítače.

Pre kontext, dnešné superpočítače teraz súťažia na úrovni petaflopov: 1 kilobajt = 1,000 1 bitov 1,000 megabit = 1 1,000 kilobajtov 1 gigabit = 1,000 1 megabitov 1,000 terabit = XNUMX XNUMX gigabitov XNUMX petabit = XNUMX XNUMX terabitov

Ak chcete preložiť žargón, ktorý si prečítate nižšie, vedzte, že „Bit“ je jednotka merania údajov. „Bajty“ sú mernou jednotkou pre ukladanie digitálnych informácií. Nakoniec „Flop“ znamená operácie s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu a meria rýchlosť výpočtu. Operácie s pohyblivou rádovou čiarkou umožňujú počítanie veľmi dlhých čísel, čo je životne dôležitá schopnosť pre rôzne vedecké a inžinierske oblasti a funkcia, pre ktorú sú superpočítače špeciálne skonštruované. To je dôvod, prečo, keď hovoríme o superpočítačoch, priemysel používa termín „prepadák“.

Kto ovláda špičkové svetové superpočítače?

Pokiaľ ide o boj o nadvládu superpočítačov, vedúcou krajinou sú skutočne tie, ktoré by ste očakávali: najmä Spojené štáty americké, Čína, Japonsko a vybrané štáty EÚ.

Napriek tomu, že vloženie podielu do svetovej top 10 má prestíž, skutočne záleží na podiele krajiny na svetových superpočítačových zdrojoch, a tu jedna krajina potiahla dopredu: Čína.

Prečo krajiny súťažia o nadvládu superpočítačov

Na základe Rebríček 2017Čína je domovom 202 z 500 najrýchlejších superpočítačov na svete (40 %), zatiaľ čo Amerika ovláda 144 (29 %). Čísla však znamenajú menej, než je rozsah výpočtovej techniky, ktorý môže krajina využiť, a aj tu má Čína vedúce postavenie; Čína okrem vlastníctva dvoch z troch najlepších superpočítačov (2018) využíva aj 35 percent svetovej superpočítačovej kapacity v porovnaní s 30 percentami v USA.

V tomto bode je prirodzená otázka, koho to zaujíma? Prečo krajiny súťažia v budovaní stále rýchlejších superpočítačov?

No, ako načrtneme nižšie, superpočítače sú podporným nástrojom. Umožňujú vedcom a inžinierom krajiny pokračovať v stabilnom pokroku (a niekedy obrovských skokoch vpred) v oblastiach, ako je biológia, predpoveď počasia, astrofyzika, jadrové zbrane a ďalšie.

Inými slovami, superpočítače umožňujú súkromnému sektoru krajiny vytvárať výnosnejšie ponuky a verejnému sektoru fungovať efektívnejšie. V priebehu desaťročí by tieto pokroky s podporou superpočítačov mohli výrazne zmeniť ekonomické, vojenské a geopolitické postavenie krajiny.

Na abstraktnejšej úrovni, krajina, ktorá ovláda najväčší podiel superpočítačovej kapacity, vlastní budúcnosť.

Prelomenie exaflopovej bariéry

Vzhľadom na skutočnosti načrtnuté vyššie by nemalo byť prekvapením, že USA plánujú comeback.

V roku 2017 prezident Obama spustil Národnú strategickú počítačovú iniciatívu ako partnerstvo medzi Ministerstvom energetiky, Ministerstvom obrany a Národnou vedeckou nadáciou. Táto iniciatíva už pridelila šiestim spoločnostiam celkovo 258 miliónov dolárov v snahe o výskum a vývoj prvého superpočítača exaflop na svete s názvom zornička. (Pre určitú perspektívu je to 1,000 500 petaflopov, zhruba výpočtový výkon 2021 najlepších svetových superpočítačov spolu a biliónkrát rýchlejší ako váš osobný laptop.) Tento počítač je pripravený na vydanie okolo roku XNUMX a bude podporovať výskumné iniciatívy organizácií ako napr. Ministerstvo vnútornej bezpečnosti, NASA, FBI, Národný inštitút zdravia a ďalšie.

Edit: V apríli 2018, Oznámila to americká vláda 600 miliónov dolárov na financovanie troch nových exaflop počítačov:

* Systém ORNL dodaný v roku 2021 a prijatý v roku 2022 (systém ORNL) * Systém LLNL dodaný v roku 2022 a prijatý v roku 2023 (systém LLNL) * Potenciálny systém ANL dodaný v roku 2022 a prijatý v roku 2023 (systém ANL)

Nanešťastie pre USA Čína tiež pracuje na svojom vlastnom superpočítači exaflop. Preteky teda pokračujú.

Ako superpočítače umožnia budúce vedecké objavy

Ako už bolo naznačené, súčasné a budúce superpočítače umožňujú prelomy v rade disciplín.

Medzi najbezprostrednejšie vylepšenia, ktoré si verejnosť všimne, je, že každodenné pomôcky začnú fungovať oveľa rýchlejšie a lepšie. Veľké dáta, ktoré tieto zariadenia zdieľajú v cloude, budú efektívnejšie spracované podnikovými superpočítačmi, takže vaši mobilní osobní asistenti, ako sú Amazon Alexa a Google Assistant, začnú chápať kontext vašej reči a odpovedzte perfektne na vaše zbytočne zložité otázky. Množstvo nových nositeľných zariadení nám tiež poskytne úžasné schopnosti, ako napríklad inteligentné štuple do uší, ktoré okamžite prekladajú jazyky v reálnom čase v štýle Star Trek.

Podobne do polovice roku 2020 raz internet vecí dozrieva vo vyspelých krajinách, takmer každý produkt, vozidlo, budova a všetko v našich domácnostiach bude pripojené k internetu. Keď sa to stane, váš svet bude bez námahy.

Napríklad vaša chladnička vám pošle textovú správu s nákupným zoznamom, keď vám dôjde jedlo. Potom vojdete do supermarketu, vyberiete si uvedený zoznam potravín a odídete bez toho, aby ste museli pracovať s pokladňou alebo pokladňou – položky sa automaticky odpočítajú z vášho bankového účtu, keď opustíte budovu. Keď vyjdete na parkovisko, už na vás bude čakať samojazdiaci taxík s otvoreným kufrom, aby si uložil tašky a odviezol vás domov.

Ale úloha, ktorú budú tieto budúce superpočítače hrať na makroúrovni, bude oveľa väčšia. Niekoľko príkladov:

Digitálne simulácie: Superpočítače, najmä v exascale, umožnia vedcom vytvoriť presnejšie simulácie biologických systémov, ako sú predpovede počasia a dlhodobé modely klimatických zmien. Podobne ich použijeme na vytvorenie lepších dopravných simulácií, ktoré môžu pomôcť pri vývoji samoriadiacich áut.

Polovodiče: Moderné mikročipy sa stali príliš zložitými na to, aby ich tímy ľudí efektívne navrhli. Z tohto dôvodu pokročilý počítačový softvér a superpočítače čoraz viac preberajú vedúcu úlohu v architektúre počítačov zajtrajška.

poľnohospodárstvo: Budúce superpočítače umožnia vývoj nových rastlín, ktoré sú odolné voči suchu, teplu a slanej vode, ako aj výživnú – nevyhnutnú prácu potrebnú na nakŕmenie ďalších dvoch miliárd ľudí, o ktorých sa predpokladá, že vstúpia do sveta do roku 2050. Prečítajte si viac v našom Budúcnosť ľudskej populácie série.

Veľká farma: Farmaceutické farmaceutické spoločnosti konečne získajú schopnosť plne spracovať obrovskú škálu ľudských, zvieracích a rastlinných genómov, ktoré pomôžu pri vytváraní nových liekov a liečby rôznych svetových bežných a nie tak bežných chorôb. To je užitočné najmä počas nových prepuknutia vírusov, ako je strašenie Ebola z roku 2015 z východnej Afriky. Budúce rýchlosti spracovania umožnia farmaceutickým spoločnostiam analyzovať genóm vírusu a zostaviť prispôsobené vakcíny v priebehu dní namiesto týždňov alebo mesiacov. Prečítajte si viac v našom Budúcnosť zdravia série.

Národná bezpečnosť: Toto je hlavný dôvod, prečo vláda tak veľa investuje do vývoja superpočítačov. Výkonnejšie superpočítače pomôžu budúcim generálom vytvoriť presné bojové stratégie pre akúkoľvek bojovú situáciu; pomôže to navrhnúť efektívnejšie zbraňové systémy a pomôže orgánom činným v trestnom konaní a špionážnym orgánom lepšie identifikovať potenciálne hrozby dlho predtým, ako môžu poškodiť domácich civilistov.

Umelá inteligencia

A potom sa dostávame ku kontroverznej téme umelej inteligencie (AI). Prelomy, ktoré uvidíme v skutočnej AI počas rokov 2020 a 2030, závisia výlučne od surovej sily budúcich superpočítačov. Ale čo ak by superpočítače, o ktorých sme hovorili v celej tejto kapitole, mohli byť zastarané úplne novou triedou počítačov?

Vitajte v kvantových počítačoch – posledná kapitola tejto série je vzdialená len jedno kliknutie.