未来超级计算机的五个趋势

(英语).



随着我们的设备与互联网的连接日益紧密,并且我们逐渐脱离了个人计算机范式,超级计算机似乎越来越少了烦琐和疯狂的装置,配有上千个冷却箱和一堆订购的处理器. 但看起来像这些最古老的超级计算机的巨型平行系统仍在开发中.

我们大多数人都知道"摩尔定律"是什么,它基本上说计算机芯片的功率每年会增加一倍半到两. 这不仅仅是我们的计算机和智能手机。 我们所有的电子设备都走上了改进的道路:处理速度不断加快,传感器敏感度,内存甚至屏幕或相机等像素越来越好. 芯片可以改善并收缩到无法想象的极限,直到量子效应开始产生分解. 一些专家认为,在未来50年内,摩尔定律将限制并减缓计算机芯片的发展. 世界上一些最大的芯片制造商开始寻找替代品,这并不奇怪。

我们的手机和平板电脑可能会令我们惊讶,每两年的功率会翻一番,但在幕后,有些东西更需要,比如云,超级计算机,最小的计算系统. 让我们来猜猜未来的超级计算机会走哪条路,

流出及超过



微型芯片组件只是战斗的一半. 在硬币的另一边,超级计算机需要为更高的功率而专门组装. 2008年,IBM Roadrunner超越了1个petaflop的极限:每秒1个四角星操作. (Flops指"每秒浮点操作的次数",这是我们在谈论用于科学计算的超级计算机时所使用的标准.

在科学观点中,petaflops以每秒1015个操作来测量. exaflop计算机——根据各种预测,该计算机将在2019年出现,其性能将达到1018分,是我们今天所看到的petaflop计算机的上千倍. 相较之下,截至2014年,全球500台最快超级计算机中最有实力的天河一A的性能还不到60个地花. 到2030年,超级计算机应实现zettaflops,即每秒1021个操作,再接Yottaflops,即1024.

这些数字到底是什么意思? 预计到2025年将有可能对计算机大脑进行全面模拟,而zettascale计算机将在两周后准确预测出地球上的所有天气.

绿色超级计算机

任何权力都有其代价。 如果你的电脑冷却器坏了 或者你用手提电脑坐在你的腿上,你知道什么是电费:电脑工作时加热。 事实上,超级计算机开发者面临的主要挑战之一是找到一个智能的方法,在不坠入或破坏地球的情况下安装和使用强大的机器. 毕竟,气象模型的主要功能之一是管理一氧化碳的排放,因此在解决这些问题时给气候科学家增加问题是不明智的.

电脑如果过热,工作效果极差. 任何计算机系统只有在最糟糕的年代才有用,因此冷却热芯片对工程师来说是极受关注的. 超级计算机使用的能耗有一半以上用于冷却. 鉴于计算机性能的改善,环境问题已经是一个主要关切问题。 绿色解决方案和能源效率长期以来一直是每个超级计算机项目的基础.

从与“自由空气”的冷却 — — 即工程师试图将外部空气带入系统 — — 到增加系统地表面积的硬件结构,科学家们试图尽可能创新,以提高冷却超级计算机的效率。 试图执行的最有趣的想法之一,就是用一种液体冷却系统,在它通过计算机本身的管子流动时收集热量. 排在500强超级计算机前列的项目 非常重视这一点。

解决生态和效率问题,不仅对我们的星球有好处,而且对机器的运行也是必要的. 这或许不是我们清单上最有趣的项目,

人工脑



让我们来谈谈2025年至2030年间会发生什么,届时超级计算机将能够映射出人类大脑. 1996年,锡拉丘兹大学的一位科学家估计,我们的大脑有1到10个兆字节的记忆,平均约3个. 当然,极有必要指出,我们的大脑不像计算机那样工作。 但是在未来的20年里, 计算机将像我们的大脑一样工作。

正如超级计算机在绘制人类基因组图,解决医疗问题方面极其有用,而更准确的人类大脑模型将使诊断,治疗和理解人类思想和情感的复杂性变得更加容易. 结合成像技术,医生们将能够识别出问题领域,模型化不同治疗形式,甚至可以找到许多自古以来困扰我们的问题的根源. 可植入和可腐殖质的芯片和其他技术会有助于监测甚至改变血清素等神经递质的水平来改善情绪和整体情感状态,例如创伤期间大脑某些部位的故障是可以被消除的.

除了超级计算机保证的医学进步之外,还有人工智能的问题. 具有平均性能的计算机已经可以学习一些人工智能的可能性,其中最不包含选择图书和电视节目推荐的智能系统. 想象一下一个在线医生可以替代真正的医生,甚至可以替代一个世界上最好的医生组成的整个联盟.

天气系统和复杂模型



到2030年,Zettaflop超级计算机将在两周后准确模拟整个地球天气系统. 我们是指一个百分之百准确的模型 我们整个地球和生态圈, 本地和全球的预测 在一个按钮的点击。 除了预测自然灾害的明显好处外,

地球的气候是一个如此复杂的系统,经常在混乱理论中讨论,我们有些人甚至无法想象其复杂性。 巴西一蝴蝶翼相扑是否会引发德克萨斯龙卷风的问题将不复存在. 简言之,很难想象一个比地球天气更复杂的系统。

粮食生产和农业,天气对其他大规模科学项目(极地探险或航天器发射)的影响,自然灾害的预测,只是计算力能给我们提供的一些拯救生命的选择.

当然,天气系统只是冰山一角。 如果你能完美地想象天气,你就可以同样容易地再现出任何复杂而庞大的系统.

模仿和平



大部分人熟悉网络游戏,并且可以记得当生活模拟器如"第二人生"或"辛姆斯"(The Sims)在Vogue时. 虚拟现实一直是科幻小说中最喜爱的话题. 但如果用超级计算机的力量将其相乘,游戏和虚拟环境就可能不仅仅是娱乐.

虽然设计矩阵肯定会给人留下深刻的印象,但将我们的日常文化和社会变化转向观察和预测这些变化,对我们不稳定的社会将极为有益。 想象简化城市规划,建设新街区,粮食和资源分配不均.

超级计算机不会在咖啡场上猜测:它们会从每一个可能的来源获得信息, 天然气,电力,水的短缺,这些资源的系统利用,以及为奥运会等大型赛事提供能源,将不再让人担心.

随着无线互联网占据了国家和世界,我们世界的质量模式总有一天会与我们生活的世界无异. 直到现在,我们才开始 带来所有这些可能性 没有超级计算机是不可能实现的。

资料来源:hi-news.ru。