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圖片來源：量子運行

為什麼各國競相建造最大的超級計算機？計算機的未來 P6

David Tal，出版商，未來主義者
@DavidTalWrites
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二，09 / 15 / 2020 - 15：33

誰控制了計算的未來，誰就擁有了世界。科技公司知道這一點。各國都知道。這就是為什麼那些旨在在我們未來世界上擁有最大足蹟的各方都在驚慌失措地建造越來越強大的超級計算機。

誰贏了？所有這些計算投資究竟將如何得到回報？在我們探討這些問題之前，讓我們回顧一下現代超級計算機的狀態。

超級計算機的觀點

就像過去一樣，今天的普通超級計算機是一台巨大的機器，大小相當於一個可以停放 40-50 輛汽車的停車場，他們可以在一天內計算出普通個人計算機需要數千年才能完成的項目的解決方案。解決。唯一的區別是，正如我們的個人計算機在計算能力方面已經成熟一樣，我們的超級計算機也是如此。

就上下文而言，當今的超級計算機現在以千萬億次的規模競爭：1 千字節 = 1,000 比特 1 兆比特 = 1,000 千字節 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

要翻譯您將在下面閱讀的行話，請知道“位”是數據測量單位。 “字節”是數字信息存儲的計量單位。最後，“Flop”代表每秒的浮點運算，衡量計算速度。浮點運算允許計算非常長的數字，這是各種科學和工程領域的重要能力，以及超級計算機專門構建的功能。這就是為什麼在談論超級計算機時，業界使用“失敗”一詞。

誰控制著世界頂級的超級計算機？

當談到超級計算機霸權之戰時，領先的國家確實是你所期望的：主要是美國、中國、日本和部分歐盟國家。

就目前而言，排名前 10 位的超級計算機（2018 年）是：（1）人工智能橋接雲 | 日本 | 130 petaflops (2) 雙威太湖之光 | 中國 | 93 petaflops (3) 天河-2 | 中國 | 34 petaflops (4) 超級MUC-NG | 德國 | 27 petaflops (5) 皮茲·丹特 | 瑞士 | 20 petaflops (6) Gyoukou | 日本 | 19 petaflops (7) 泰坦 | 美國 | 18 petaflops (8) 紅杉 | 美國 | 17 petaflops (9) 美國 | 14 petaflops (10) 美國 | 14 petaflops

然而，儘管在全球前 10 名中佔有一席之地，但真正重要的是一個國家在世界超級計算資源中的份額，而這裡有一個國家領先：中國。

各國為何爭奪超級計算機霸權

基於 2017年排名，中國擁有世界上最快的 202 台超級計算機中的 500 台（40%），而美國擁有 144 台（29%）。但是數字意味著比一個國家可以利用的計算規模要小，而中國在這方面也佔據了主導地位。除了擁有前三名超級計算機中的兩台（2018 年）外，中國還擁有全球 35% 的超級計算能力，而美國則為 30%。

在這一點上，自然要問的問題是，誰在乎？為什麼各國競相建造更快的超級計算機？

好吧，正如我們將在下面概述的那樣，超級計算機是一種啟用工具。它們使一個國家的科學家和工程師能夠在生物學、天氣預報、天體物理學、核武器等領域繼續取得穩步進展（有時是巨大的飛躍）。

換句話說，超級計算機使一個國家的私營部門能夠構建更有利可圖的產品，並讓其公共部門更有效地運作。幾十年來，這些超級計算機支持的進步可以顯著改變一個國家的經濟、軍事和地緣政治地位。

在更抽象的層面上，控制超級計算能力最大份額的國家擁有未來。

打破 exaflop 障礙

鑑於上述現實，美國計劃捲土重來也就不足為奇了。

2017 年，奧巴馬總統發起了國家戰略計算計劃，作為能源部、國防部和國家科學基金會之間的合作夥伴。該計劃已經向六家公司提供了總計 258 億美元的資金，用於研發世界上第一台 exaflop 超級計算機，稱為極光. （從某種角度來看，這是 1,000 petaflops，大致相當於世界 500 強超級計算機的計算能力總和，比您的個人筆記本電腦快 2021 萬億倍。）這台計算機定於 XNUMX 年左右發布，並將支持組織的研究計劃，例如國土安全部、美國國家航空航天局、聯邦調查局、美國國立衛生研究院等。

編輯：2018 年 XNUMX 月，美國政府宣布 600 億美元資助三台新的 exaflop 計算機：

* ORNL 系統於 2021 年交付並於 2022 年接受（ORNL 系統） * LLNL 系統於 2022 年交付並於 2023 年接受（LLNL 系統） * ANL 潛力系統於 2022 年交付並於 2023 年接受（ANL 系統）

對美國來說不幸的是，中國也在研發自己的 exaflop 超級計算機。因此，比賽仍在繼續。

超級計算機將如何實現未來的科學突破

早先暗示，當前和未來的超級計算機能夠在一系列學科中取得突破。

公眾將注意到的最直接的改進之一是日常小工具將開始更快更好地工作。這些設備共享到雲中的大數據將由企業超級計算機更有效地處理，因此您的移動個人助理（如 Amazon Alexa 和 Google Assistant）將開始了解您的演講背後的背景，並完美回答您不必要的複雜問題. 大量新的可穿戴設備也將賦予我們驚人的力量，比如像星際迷航那樣即時實時翻譯語言的智能耳塞。

同樣，到 2020 年代中期，一旦物聯網隨著發達國家的成熟，幾乎所有產品、車輛、建築物和我們家中的一切都將聯網。當這種情況發生時，你的世界將變得更加輕鬆。

例如，當您的食物用完時，您的冰箱會向您發送購物清單。然後，您將走進一家超市，挑選出上述食品清單，然後走出去，而無需與收銀員或收銀員打交道——您一離開大樓，這些物品就會自動從您的銀行賬戶中扣除。當您走出停車場時，一輛自動駕駛出租車已經在等您，行李箱打開，存放您的行李並帶您回家。

但這些未來的超級計算機在宏觀層面上將發揮的作用要大得多。幾個例子：

數字模擬：超級計算機，尤其是百億億級的超級計算機，將使科學家能夠建立更精確的生物系統模擬，例如天氣預報和長期氣候變化模型。同樣，我們將使用它們來創建更好的交通模擬，以幫助開發自動駕駛汽車。

半導體：現代微芯片已經變得過於復雜，以至於人類團隊無法有效地設計自己。出於這個原因，先進的計算機軟件和超級計算機越來越多地在構建未來計算機方面發揮主導作用。

農業：未來的超級計算機將使新植物的開發成為可能，這些植物抗旱、抗熱、抗鹽水以及營養豐富——這是養活預計到 2050 年將進入世界的下一個 XNUMX 億人所必需的基本工作。閱讀我們的更多信息人類的未來系列。

大藥房：製藥公司最終將獲得全面處理大量人類、動物和植物基因組的能力，這將有助於為世界上各種常見和不常見的疾病創造新的藥物和治療方法。這在新病毒爆發期間特別有用，例如 2015 年來自東非的埃博拉病毒恐慌。未來的處理速度將使製藥公司能夠在幾天而不是幾週或幾個月內分析病毒的基因組並構建定制的疫苗。在我們的閱讀更多健康的未來系列。

國家安全：這就是政府如此大力投資超級計算機開發的主要原因。更強大的超級計算機將幫助未來的將軍為任何戰況制定精確的戰鬥策略；它將有助於設計更有效的武器系統，並將幫助執法機構和間諜機構在潛在威脅傷害國內平民之前更好地識別它們。