Quantumrun

BILDKREDIT: Quantumrun

Varför tävlar länder om att bygga de största superdatorerna? Datorernas framtid P6

David Tal, Förläggare, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tis, 09 / 15 / 2020 - 15: 33

Den som kontrollerar framtidens datorer äger världen. Teknikföretagen vet det. Länder vet det. Och det är därför de partier som siktar på att äga det största fotavtrycket på vår framtida värld är i en panikslagen kapplöpning för att bygga allt kraftfullare superdatorer.

Vem vinner? Och exakt hur kommer alla dessa datorinvesteringar att löna sig? Innan vi utforskar dessa frågor, låt oss sammanfatta tillståndet för den moderna superdatorn.

Ett superdatorperspektiv

Precis som tidigare är dagens genomsnittliga superdator en massiv maskin, jämförbar i storlek med en parkeringsplats som rymmer 40-50 bilar, och de kan på en dag beräkna lösningen på projekt vad som skulle ta den genomsnittliga persondatorn tusentals år att lösa. Den enda skillnaden är att precis som våra persondatorer har mognat i datorkraft, så har även våra superdatorer det.

För sammanhanget tävlar dagens superdatorer nu i petaflop-skala: 1 kilobyte = 1,000 1 bitar 1,000 megabit = 1 1,000 kilobyte 1 gigabit = 1,000 1 megabit 1,000 terabit = XNUMX XNUMX gigabit XNUMX petabit = XNUMX XNUMX terabit

För att översätta jargongen du kommer att läsa nedan, vet att en "Bit" är en enhet för datamått. 'Byte' är en måttenhet för digital informationslagring. Slutligen står 'Flop' för flyttalsoperationer per sekund och mäter beräkningshastigheten. Flyttalsoperationer tillåter beräkning av mycket långa tal, en viktig förmåga för en mängd olika vetenskapliga och tekniska områden och en funktion som superdatorer är speciellt byggda för. Det är därför, när man talar om superdatorer, använder industrin termen "flopp".

Vem kontrollerar världens bästa superdatorer?

När det kommer till kampen om superdatorernas överhöghet är de ledande länderna verkligen de du kan förvänta dig: främst USA, Kina, Japan och utvalda EU-stater.

Men lika mycket som att plantera en andel i den globala topp 10 har prestige, det som verkligen betyder något är ett lands andel av världens superdatorresurser, och här har ett land dragit före: Kina.

Varför länder tävlar om superdatoröverhöghet

Baserat på en 2017-rankning, Kina är hem för 202 av världens snabbaste 500 superdatorer (40 %), medan Amerika kontrollerar 144 (29 %). Men siffror betyder mindre än den omfattning av beräkningar som ett land kan utnyttja, och även här har Kina en ledande ställning; förutom att äga två av de tre bästa superdatorerna (2018), har Kina också 35 procent av världens superdatorkapacitet, jämfört med USA:s 30 procent.

Vid det här laget är den naturliga frågan att ställa, vem bryr sig? Varför konkurrerar länder om att bygga allt snabbare superdatorer?

Tja, som vi kommer att beskriva nedan, är superdatorer ett möjliggörande verktyg. De tillåter ett lands forskare och ingenjörer att fortsätta göra stadiga framsteg (och ibland stora steg framåt) inom områden som biologi, väderprognoser, astrofysik, kärnvapen och mer.

Med andra ord tillåter superdatorer ett lands privata sektor att bygga mer lönsamma erbjudanden och dess offentliga sektor att fungera mer effektivt. Under årtionden kan dessa superdatoraktiverade framsteg avsevärt förändra ett lands ekonomiska, militära och geopolitiska ställning.

På en mer abstrakt nivå äger det land som kontrollerar den största delen av superdatorkapaciteten framtiden.

Att bryta exaflop-barriären

Med tanke på realiteterna ovan borde det inte komma som en överraskning att USA planerar en comeback.

2017 lanserade president Obama National Strategic Computing Initiative som ett partnerskap mellan Department of Energy, Department of Defense och National Science Foundation. Detta initiativ har redan delat ut totalt 258 miljoner dollar till sex företag i ett försök att forska och utveckla världens första exaflop superdator som kallas aurora. (För ett visst perspektiv är det 1,000 500 petaflops, ungefär beräkningskraften för världens 2021 bästa superdatorer tillsammans, och en biljon gånger snabbare än din personliga bärbara dator.) Den här datorn är planerad att släppas runt XNUMX och kommer att stödja forskningsinitiativ från organisationer som Department of Homeland Security, NASA, FBI, National Institutes of Health och mer.

Edit: I april 2018 USA:s regering meddelade 600 miljoner dollar för att finansiera tre nya exaflop-datorer:

* ORNL-system levererat 2021 och accepterat 2022 (ORNL-system) * LLNL-system levererat 2022 och accepterat 2023 (LLNL-system) * ANL Potential System levererat 2022 och accepterat 2023 (ANL-system)

Tyvärr för USA arbetar Kina också med sin egen exaflop superdator. Därför fortsätter loppet.

Hur superdatorer kommer att möjliggöra framtida vetenskapliga genombrott

Antydda tidigare, nuvarande och framtida superdatorer möjliggör genombrott inom en rad olika discipliner.

En av de mest omedelbara förbättringarna som allmänheten kommer att märka är att vardagliga prylar kommer att börja fungera mycket snabbare och bättre. Den stora data som dessa enheter delar in i molnet kommer att bearbetas mer effektivt av företagets superdatorer, så att dina mobila personliga assistenter, som Amazon Alexa och Google Assistant, kommer att börja förstå sammanhanget bakom ditt tal och svara perfekt på dina onödigt komplexa frågor. Massor av nya wearables kommer också att ge oss fantastiska krafter, som smarta öronproppar som omedelbart översätter språk i realtid, Star Trek-stil.

Likaså i mitten av 2020-talet, en gång Dina Internet mognar i utvecklade länder, nästan alla produkter, fordon, byggnader och allt i våra hem kommer att vara webbanslutna. När detta händer kommer din värld att bli mer enkel.

Till exempel kommer ditt kylskåp att skicka en inköpslista till dig när du får slut på mat. Du kommer sedan att gå in i en stormarknad, plocka ut nämnda lista med matvaror och gå ut utan att någonsin prata med en kassörska eller kassaapparat - föremålen kommer automatiskt att debiteras från ditt bankkonto så fort du lämnar byggnaden. När du går ut till parkeringen väntar redan en självkörande taxi på dig med bagageluckan öppen för att förvara dina väskor och köra dig hem.

Men rollen som dessa framtida superdatorer kommer att spela på makronivå kommer att vara mycket större. Några exempel:

Digitala simuleringar: Superdatorer, särskilt i exaskala, kommer att tillåta forskare att bygga mer exakta simuleringar av biologiska system, som väderprognoser och långsiktiga klimatförändringsmodeller. På samma sätt kommer vi att använda dem för att skapa bättre trafiksimuleringar som kan underlätta utvecklingen av självkörande bilar.

Halvledare: Moderna mikrochips har blivit alldeles för komplexa för att grupper av människor ska kunna designa sig själva. Av denna anledning tar avancerad datormjukvara och superdatorer i allt större utsträckning en ledande roll i konstruktionen av morgondagens datorer.

Lantbruk: Framtida superdatorer kommer att möjliggöra utvecklingen av nya växter som är motståndskraftiga mot torka, värme och saltvatten, såväl som näringsrika – viktigt arbete som krävs för att mata de kommande två miljarderna människor som förväntas komma in i världen år 2050. Läs mer i vår Den mänskliga befolkningens framtid serien.

Stor farma: Läkemedelsföretag kommer äntligen att få förmågan att till fullo bearbeta ett enormt utbud av genomer för människor, djur och växter som kommer att hjälpa till att skapa nya läkemedel och behandlingar för en mängd av världens vanliga och inte så vanliga sjukdomar. Detta är särskilt användbart under nya virusutbrott, som 2015 års ebolaskris från Östafrika. Framtida bearbetningshastigheter kommer att göra det möjligt för läkemedelsföretag att analysera ett viruss genom och bygga skräddarsydda vacciner inom dagar istället för veckor eller månader. Läs mer i vår Framtiden för hälsa serien.

nationell säkerhet: Det här är huvudorsaken till att regeringen satsar så hårt på superdatorutveckling. Kraftfullare superdatorer kommer att hjälpa framtida generaler att skapa exakta stridsstrategier för alla stridssituationer; det kommer att hjälpa till att designa mer effektiva vapensystem, och det kommer att hjälpa brottsbekämpande myndigheter och spionbyråer att bättre identifiera potentiella hot långt innan de kan skada inhemska civila.

Artificiell intelligens

Och så kommer vi till det kontroversiella ämnet artificiell intelligens (AI). De genombrott vi kommer att se inom sann AI under 2020- och 2030-talen beror helt på råkraften hos framtida superdatorer. Men tänk om superdatorerna vi antydde genom hela det här kapitlet kunde göras föråldrade av en helt ny klass av datorer?

Välkommen till kvantdatorer – det sista kapitlet i den här serien är bara ett klick bort.