เหตุใดประเทศต่างๆ จึงแข่งขันกันเพื่อสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ที่สุด อนาคตของคอมพิวเตอร์ P6

ใครก็ตามที่ควบคุมอนาคตของการคำนวณก็เป็นเจ้าของโลก บริษัทเทคโนโลยีรู้ดี ประเทศต่างๆรู้ดี และนั่นเป็นสาเหตุที่ฝ่ายต่างๆ ที่มุ่งหวังที่จะเป็นเจ้าของรอยเท้าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลกอนาคตของเราจึงอยู่ในการแข่งขันที่ตื่นตระหนกเพื่อสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังมากขึ้น

ใครเป็นฝ่ายชนะ? และการลงทุนด้านคอมพิวเตอร์เหล่านี้จะจ่ายผลตอบแทนได้อย่างไร? ก่อนที่เราจะสำรวจคำถามเหล่านี้ เรามาสรุปสถานะของซูเปอร์คอมพิวเตอร์สมัยใหม่กันก่อน

มุมมองซูเปอร์คอมพิวเตอร์

เช่นเดียวกับในอดีต ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่วไปในปัจจุบันเป็นเครื่องจักรขนาดใหญ่ เทียบได้กับขนาดที่จอดรถที่มีรถยนต์ 40-50 คัน และพวกเขาสามารถคำนวณวิธีแก้ปัญหาสำหรับโครงการที่คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลโดยเฉลี่ยต้องใช้เวลานับพันปีในหนึ่งวัน แก้ปัญหา. ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือในขณะที่คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของเรามีความสามารถในการคำนวณ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของเราก็มีเช่นกัน

สำหรับบริบท ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันแข่งขันกันในระดับ petaflop: 1 กิโลไบต์ = 1,000 บิต 1 เมกะบิต = 1,000 กิโลไบต์ 1 กิกะบิต = 1,000 เมกะบิต 1 เทราบิต = 1,000 กิกะบิต 1 เพตาบิต = 1,000 เทราบิต

ในการแปลศัพท์แสงที่คุณจะอ่านด้านล่าง โปรดทราบว่า 'บิต' เป็นหน่วยวัดข้อมูล 'ไบต์' เป็นหน่วยวัดสำหรับการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัล สุดท้าย 'Flop' หมายถึงการดำเนินการจุดทศนิยมต่อวินาที และวัดความเร็วของการคำนวณ การดำเนินการจุดทศนิยมช่วยให้สามารถคำนวณตัวเลขที่ยาวมาก ความสามารถที่สำคัญสำหรับสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่หลากหลาย และฟังก์ชันที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สร้างขึ้นมาโดยเฉพาะ ด้วยเหตุนี้ เมื่อพูดถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ อุตสาหกรรมจึงใช้คำว่า 'flop'

ใครเป็นผู้ควบคุมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ชั้นนำของโลก?

เมื่อพูดถึงการต่อสู้เพื่ออำนาจสูงสุดของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ประเทศชั้นนำคือสิ่งที่คุณคาดหวังจริงๆ: ส่วนใหญ่เป็นสหรัฐอเมริกา จีน ญี่ปุ่น และบางรัฐในสหภาพยุโรป

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 10 อันดับแรก (2018) ได้แก่ (1) AI บริดจ์คลาวด์ | ญี่ปุ่น | 130 petaflops (2) Sunway TaihuLight | ประเทศจีน | 93 petaflops (3) Tianhe-2 | ประเทศจีน | 34 เปตาฟลอป (4) ซุปเปอร์MUC-NG | เยอรมนี | 27 เพตาฟลอป (5) พิซ เดนท์ | สวิตเซอร์แลนด์ | 20 petaflops (6) Gyoukou | ญี่ปุ่น | 19 petaflops (7) ไททัน | สหรัฐอเมริกา | 18 petaflops (8) Sequoia | สหรัฐอเมริกา | 17 petaflops (9) ทรินิตี้ | สหรัฐอเมริกา | 14 petaflops (10) Cori | สหรัฐอเมริกา | 14 petaflops

อย่างไรก็ตาม ตราบใดที่การถือหุ้นใน 10 อันดับแรกของโลกถือเป็นศักดิ์ศรี สิ่งที่สำคัญอย่างแท้จริงคือประเทศที่มีส่วนแบ่งทรัพยากรซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของโลก และที่นี่ประเทศหนึ่งได้นำหน้า: จีน

เหตุใดประเทศต่างๆ จึงแข่งขันกันเพื่ออำนาจสูงสุดในซูเปอร์คอมพิวเตอร์

จาก อันดับ 2017ประเทศจีนเป็นบ้านของ 202 ของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 500 ที่เร็วที่สุดในโลก (40%) ในขณะที่อเมริกาควบคุม 144 (29%) แต่ตัวเลขมีความหมายน้อยกว่าขนาดของการคำนวณที่ประเทศสามารถใช้ประโยชน์ได้ และที่นี่ก็เช่นกัน จีนก็ควบคุมผู้นำผู้บังคับบัญชา นอกเหนือจากการเป็นเจ้าของซูเปอร์คอมพิวเตอร์สองในสามอันดับแรก (2018) แล้ว จีนยังครองส่วนแบ่ง 35% ของความจุซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของโลก เมื่อเทียบกับสหรัฐฯ ที่ 30 เปอร์เซ็นต์

ณ จุดนี้คำถามที่เป็นธรรมชาติที่จะถามคือใครสนใจ? เหตุใดประเทศต่างๆ จึงแข่งขันกันเพื่อสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วกว่าที่เคย

ดังที่เราอธิบายไว้ด้านล่าง ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือที่เปิดใช้งาน พวกเขาอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของประเทศก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง (และบางครั้งก็กระโดดไปข้างหน้าอย่างยิ่งใหญ่) ในสาขาต่างๆ เช่น ชีววิทยา การพยากรณ์อากาศ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ อาวุธนิวเคลียร์ และอื่นๆ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ซูเปอร์คอมพิวเตอร์อนุญาตให้ภาคเอกชนของประเทศสร้างข้อเสนอที่ทำกำไรได้มากกว่า และภาครัฐสามารถดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น กว่าทศวรรษที่ผ่านมา ความก้าวหน้าที่ใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงสถานะทางเศรษฐกิจ การทหาร และภูมิศาสตร์การเมืองของประเทศได้อย่างมีนัยสำคัญ

ในระดับนามธรรมมากขึ้น ประเทศที่ควบคุมส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุดของความจุซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะเป็นเจ้าของอนาคต

ทำลายสิ่งกีดขวางของ exflop

จากความเป็นจริงที่ระบุไว้ข้างต้น จึงไม่น่าแปลกใจเลยที่สหรัฐฯ กำลังวางแผนที่จะกลับมา

ในปี 2017 ประธานาธิบดีโอบามาเปิดตัวโครงการ National Strategic Computing Initiative โดยเป็นความร่วมมือระหว่างกระทรวงพลังงาน กระทรวงกลาโหม และมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ โครงการริเริ่มนี้ได้มอบเงินรางวัลรวมทั้งสิ้น $258 ล้านถึงหกบริษัทในความพยายามที่จะวิจัยและพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ exaflop เครื่องแรกของโลกที่เรียกว่า แสงเงินแสงทอง. (สำหรับบางมุมมอง นั่นคือ 1,000 เพตาฟลอป พลังการคำนวณโดยประมาณของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 500 อันดับแรกของโลกรวมกัน และเร็วกว่าแล็ปท็อปส่วนตัวของคุณล้านล้านเท่า) คอมพิวเตอร์เครื่องนี้จะเปิดตัวประมาณปี 2021 และจะสนับสนุนโครงการวิจัยขององค์กรต่างๆ เช่น Department of Homeland Security, NASA, FBI, สถาบันสุขภาพแห่งชาติ และอีกมากมาย

แก้ไข: ในเดือนเมษายน 2018 the รัฐบาลสหรัฐประกาศ 600 ล้านดอลลาร์เพื่อเป็นทุนสนับสนุนคอมพิวเตอร์ exaflop ใหม่สามเครื่อง:

* ระบบ ORNL ส่งมอบในปี 2021 และยอมรับในปี 2022 (ระบบ ORNL) * ระบบ LLNL ส่งมอบในปี 2022 และยอมรับในปี 2023 (ระบบ LLNL) * ระบบศักยภาพ ANL จัดส่งในปี 2022 และยอมรับในปี 2023 (ระบบ ANL)

น่าเสียดายสำหรับสหรัฐอเมริกา จีนกำลังพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ exaflop ของตัวเองเช่นกัน ดังนั้นการแข่งขันจึงดำเนินต่อไป

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะทำให้เกิดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในอนาคตได้อย่างไร

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันและอนาคตที่บอกเป็นนัยถึงก่อนหน้านี้ช่วยให้เกิดความก้าวหน้าในหลากหลายสาขาวิชา

ท่ามกลางการปรับปรุงที่เร่งด่วนที่สุดที่สาธารณชนจะสังเกตเห็นคืออุปกรณ์ประจำวันจะเริ่มทำงานเร็วขึ้นและดีขึ้นมาก ข้อมูลขนาดใหญ่ที่อุปกรณ์เหล่านี้แชร์ไปยังระบบคลาวด์จะได้รับการประมวลผลอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขององค์กร ดังนั้นผู้ช่วยส่วนตัวบนมือถือของคุณ เช่น Amazon Alexa และ Google Assistant จะเริ่มเข้าใจบริบทเบื้องหลังคำพูดของคุณและ ตอบคำถามที่ซับซ้อนโดยไม่จำเป็นของคุณได้อย่างสมบูรณ์แบบ. อุปกรณ์สวมใส่ใหม่ๆ มากมายจะให้พลังอันน่าทึ่งแก่เรา เช่น ที่อุดหูอัจฉริยะที่แปลภาษาแบบเรียลไทม์ในแบบเรียลไทม์ สไตล์ Star Trek

เช่นเดียวกัน ภายในกลางปี ​​2020 ครั้ง อินเทอร์เน็ตของทุกสิ่ง เติบโตเต็มที่ในประเทศที่พัฒนาแล้ว ผลิตภัณฑ์เกือบทั้งหมด ยานพาหนะ อาคาร และทุกอย่างในบ้านของเราจะเชื่อมต่อผ่านเว็บ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น โลกของคุณจะง่ายขึ้น

ตัวอย่างเช่น ตู้เย็นของคุณจะส่งข้อความถึงคุณในรายการซื้อของเมื่อคุณอาหารหมด จากนั้นคุณจะเดินเข้าไปในซูเปอร์มาร์เก็ต เลือกรายการอาหารดังกล่าว และเดินออกไปโดยไม่ต้องติดต่อกับแคชเชียร์หรือเครื่องบันทึกเงินสดเลย รายการดังกล่าวจะถูกหักจากบัญชีธนาคารของคุณโดยอัตโนมัติเมื่อคุณออกจากอาคาร เมื่อคุณเดินออกไปที่ลานจอดรถ รถแท็กซี่ที่ขับด้วยตนเองจะรอคุณอยู่แล้วโดยเปิดท้ายรถเพื่อเก็บกระเป๋าและขับรถกลับบ้าน

แต่บทบาทของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในอนาคตเหล่านี้จะเล่นในระดับมหภาคจะมีขนาดใหญ่กว่ามาก ตัวอย่างบางส่วน:

การจำลองแบบดิจิทัล: ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับ exascale จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลองของระบบทางชีววิทยาที่แม่นยำยิ่งขึ้น เช่น การพยากรณ์อากาศและแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในระยะยาว ในทำนองเดียวกัน เราจะใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อสร้างการจำลองการจราจรที่ดีขึ้น ซึ่งสามารถช่วยในการพัฒนารถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองได้

อุปกรณ์กึ่งตัวนำ: ไมโครชิปสมัยใหม่มีความซับซ้อนเกินกว่าที่ทีมของมนุษย์จะออกแบบตัวเองได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้ ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ขั้นสูงและซูเปอร์คอมพิวเตอร์จึงมีบทบาทสำคัญในการออกแบบคอมพิวเตอร์ในอนาคต

การเกษตร: ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในอนาคตจะทำให้เกิดการพัฒนาพืชชนิดใหม่ที่ทนทานต่อความแห้งแล้ง ความร้อน และน้ำเค็ม ตลอดจนงานที่มีคุณค่าทางโภชนาการ ซึ่งจำเป็นต่อการเลี้ยงคน 2050 พันล้านคนที่คาดว่าจะเข้าสู่โลกภายในปี XNUMX อ่านเพิ่มเติมใน อนาคตของประชากรมนุษย์ ชุด.

บิ๊กฟาร์มา: ในที่สุด บริษัทยาก็จะมีความสามารถในการประมวลผลจีโนมมนุษย์ สัตว์ และพืชจำนวนมากได้อย่างเต็มที่ ซึ่งจะช่วยในการสร้างยาและการรักษาใหม่ๆ สำหรับโรคทั่วไปและโรคที่ไม่ธรรมดาต่างๆ ในโลก สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในช่วงที่มีการระบาดของไวรัสใหม่ เช่น อีโบลาในปี 2015 ที่แอฟริกาตะวันออกหวาดกลัว ความเร็วในการประมวลผลในอนาคตจะช่วยให้บริษัทยาสามารถวิเคราะห์จีโนมของไวรัสและสร้างวัคซีนที่ปรับแต่งได้ภายในไม่กี่วันแทนที่จะเป็นสัปดาห์หรือเป็นเดือน อ่านเพิ่มเติมในของเรา อนาคตของสุขภาพ ชุด.

การรักษาความปลอดภัยแห่งชาติ: นี่คือเหตุผลหลักว่าทำไมรัฐบาลจึงลงทุนอย่างหนักในการพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังยิ่งขึ้นจะช่วยให้นายพลในอนาคตสร้างกลยุทธ์การต่อสู้ที่แม่นยำสำหรับทุกสถานการณ์การต่อสู้ มันจะช่วยออกแบบระบบอาวุธที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น และจะช่วยให้หน่วยงานบังคับใช้กฎหมายและสายลับระบุภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้นได้ดีกว่าก่อนที่จะทำอันตรายพลเรือนในประเทศ

ปัญญาประดิษฐ์

และแล้วเราก็มาถึงหัวข้อถกเถียงของปัญญาประดิษฐ์ (AI) ความก้าวหน้าที่เราจะได้เห็นใน AI ที่แท้จริงในช่วงปี 2020 และ 2030 ขึ้นอยู่กับพลังที่แท้จริงของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในอนาคต แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เราพูดเป็นนัยตลอดทั้งบทนี้อาจล้าสมัยโดยคอมพิวเตอร์ประเภทใหม่ทั้งหมด

ยินดีต้อนรับสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัม บทสุดท้ายของซีรีส์นี้อยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่คลิก

อนาคตของคอมพิวเตอร์ซีรีส์

อินเทอร์เฟซผู้ใช้ที่เกิดขึ้นใหม่เพื่อกำหนดมนุษยชาติใหม่: อนาคตของคอมพิวเตอร์ P1

อนาคตของการพัฒนาซอฟต์แวร์: อนาคตของคอมพิวเตอร์ P2

การปฏิวัติการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัล: อนาคตของคอมพิวเตอร์ P3

กฎของมัวร์ที่กำลังจางหายไปเพื่อจุดประกายการทบทวนพื้นฐานของไมโครชิป: อนาคตของคอมพิวเตอร์ P4

คลาวด์คอมพิวติ้งกลายเป็นการกระจายอำนาจ: อนาคตของคอมพิวเตอร์ P5

คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเปลี่ยนโลกอย่างไร: อนาคตของคอมพิวเตอร์ P7