量子运行

图片来源：量子运行

为什么各国竞相建造最大的超级计算机？计算机的未来 P6

David Tal，出版商，未来主义者
@DavidTalWrites
LinkedIn

二，09 / 15 / 2020 - 15：33

谁控制了计算的未来，谁就拥有了世界。科技公司知道这一点。各国都知道。这就是为什么那些旨在在我们未来世界上拥有最大足迹的各方都在惊慌失措地建造越来越强大的超级计算机。

谁赢了？所有这些计算投资究竟将如何得到回报？在我们探讨这些问题之前，让我们回顾一下现代超级计算机的状态。

超级计算机的观点

就像过去一样，今天的普通超级计算机是一台巨大的机器，大小相当于一个可以停放 40-50 辆汽车的停车场，他们可以在一天内计算出普通个人计算机需要数千年才能完成的项目的解决方案。解决。唯一的区别是，正如我们的个人计算机在计算能力方面已经成熟一样，我们的超级计算机也是如此。

就上下文而言，当今的超级计算机现在以千万亿次的规模竞争：1 千字节 = 1,000 比特 1 兆比特 = 1,000 千字节 1 千兆比特 = 1,000 兆比特 1 太比特 = 1,000 千兆比特 1 比特 = 1,000 兆比特

要翻译您将在下面阅读的行话，请知道“位”是数据测量单位。 “字节”是数字信息存储的计量单位。最后，“Flop”代表每秒的浮点运算，衡量计算速度。浮点运算允许计算非常长的数字，这是各种科学和工程领域的重要能力，以及超级计算机专门构建的功能。这就是为什么在谈论超级计算机时，业界使用“失败”一词。

谁控制着世界顶级的超级计算机？

当谈到超级计算机霸权之战时，领先的国家确实是你所期望的：主要是美国、中国、日本和部分欧盟国家。

就目前而言，排名前 10 位的超级计算机（2018 年）是：（1）人工智能桥接云 | 日本 | 130 petaflops (2) 双威太湖之光 | 中国 | 93 petaflops (3) 天河-2 | 中国 | 34 petaflops (4) 超级MUC-NG | 德国 | 27 petaflops (5) 皮兹·丹特 | 瑞士 | 20 petaflops (6) Gyoukou | 日本 | 19 petaflops (7) 泰坦 | 美国 | 18 petaflops (8) 红杉 | 美国 | 17 petaflops (9) 美国 | 14 petaflops (10) 美国 | 14 petaflops

然而，尽管在全球前 10 名中占有一席之地，但真正重要的是一个国家在世界超级计算资源中的份额，而这里有一个国家领先：中国。

各国为何争夺超级计算机霸权

基于一个 2017年排名，中国拥有世界上最快的 202 台超级计算机中的 500 台（40%），而美国拥有 144 台（29%）。但是数字意味着比一个国家可以利用的计算规模要小，而中国在这方面也占据了主导地位。除了拥有前三名超级计算机中的两台（2018 年）外，中国还拥有全球 35% 的超级计算能力，而美国则为 30%。

在这一点上，自然要问的问题是，谁在乎？为什么各国竞相建造更快的超级计算机？

好吧，正如我们将在下面概述的那样，超级计算机是一种启用工具。它们使一个国家的科学家和工程师能够在生物学、天气预报、天体物理学、核武器等领域继续取得稳步进展（有时是巨大的飞跃）。

换句话说，超级计算机使一个国家的私营部门能够构建更有利可图的产品，并让其公共部门更有效地运作。几十年来，这些超级计算机支持的进步可以显着改变一个国家的经济、军事和地缘政治地位。

在更抽象的层面上，控制超级计算能力最大份额的国家拥有未来。

打破 exaflop 障碍

鉴于上述现实，美国计划卷土重来也就不足为奇了。

2017 年，奥巴马总统发起了国家战略计算计划，作为能源部、国防部和国家科学基金会之间的合作伙伴。该计划已经向六家公司提供了总计 258 亿美元的资金，用于研发世界上第一台 exaflop 超级计算机，称为 Aurora. （从某种角度来看，这是 1,000 petaflops，大致相当于世界 500 强超级计算机的计算能力总和，比您的个人笔记本电脑快 2021 万亿倍。）这台计算机定于 XNUMX 年左右发布，并将支持组织的研究计划，例如国土安全部、美国国家航空航天局、联邦调查局、美国国立卫生研究院等。

编辑：2018 年 XNUMX 月，美国政府宣布 600 亿美元资助三台新的 exaflop 计算机：

* ORNL 系统于 2021 年交付并于 2022 年接受（ORNL 系统） * LLNL 系统于 2022 年交付并于 2023 年接受（LLNL 系统） * ANL 潜力系统于 2022 年交付并于 2023 年接受（ANL 系统）

对美国来说不幸的是，中国也在研发自己的 exaflop 超级计算机。因此，比赛仍在继续。

超级计算机将如何实现未来的科学突破

早先暗示，当前和未来的超级计算机能够在一系列学科中取得突破。

公众将注意到的最直接的改进之一是日常小工具将开始更快更好地工作。这些设备共享到云中的大数据将由企业超级计算机更有效地处理，因此您的移动个人助理（如 Amazon Alexa 和 Google Assistant）将开始了解您的演讲背后的背景，并完美回答您不必要的复杂问题. 大量新的可穿戴设备也将赋予我们惊人的力量，比如像星际迷航那样即时实时翻译语言的智能耳塞。

同样，到 2020 年代中期，一旦物联网随着发达国家的成熟，几乎所有产品、车辆、建筑物和我们家中的一切都将联网。当这种情况发生时，你的世界将变得更加轻松。

例如，当您的食物用完时，您的冰箱会向您发送购物清单。然后，您将走进一家超市，挑选出上述食品清单，然后走出去，而无需与收银员或收银员打交道——您一离开大楼，这些物品就会自动从您的银行账户中扣除。当您走出停车场时，一辆自动驾驶出租车已经在等您，行李箱打开，存放您的行李并带您回家。

但这些未来的超级计算机在宏观层面上将发挥的作用要大得多。几个例子：

数字模拟：超级计算机，尤其是百亿亿级的超级计算机，将使科学家能够建立更精确的生物系统模拟，例如天气预报和长期气候变化模型。同样，我们将使用它们来创建更好的交通模拟，以帮助开发自动驾驶汽车。

半导体：现代微芯片已经变得过于复杂，以至于人类团队无法有效地设计自己。出于这个原因，先进的计算机软件和超级计算机越来越多地在构建未来计算机方面发挥主导作用。

农产品：未来的超级计算机将使新植物的开发成为可能，这些植物抗旱、抗热、抗盐水以及营养丰富——这是养活预计到 2050 年将进入世界的下一个 XNUMX 亿人所必需的基本工作。阅读我们的更多信息人类的未来系列。

大制药公司：制药公司最终将获得全面处理大量人类、动物和植物基因组的能力，这将有助于为世界上各种常见和不常见的疾病创造新的药物和治疗方法。这在新病毒爆发期间特别有用，例如 2015 年来自东非的埃博拉病毒恐慌。未来的处理速度将使制药公司能够在几天而不是几周或几个月内分析病毒的基因组并构建定制的疫苗。在我们的阅读更多健康的未来系列。

国家安全：这就是政府如此大力投资超级计算机开发的主要原因。更强大的超级计算机将帮助未来的将军为任何战况制定精确的战斗策略；它将有助于设计更有效的武器系统，并将帮助执法机构和间谍机构在潜在威胁伤害国内平民之前更好地识别它们。