luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Category:

Зачем нужны суперкомпьютеры и где их используют?



В 2021 году Аргоннская национальная лаборатория (исследовательский центр Министерства энергетики США) планирует представить суперкомпьютер нового поколения Aurora, который сможет выполнить операцию, на которую человеку понадобилось бы 31,7 трлн лет, за одну секунду. Aurora будет в пять-десять раз быстрее, чем Summit — самый мощный из существующих суперкомпьютеров.

Издание Built In разобралось, что такое суперкомпьютеры и зачем они нужны.

Что такое суперкомпьютер?


Суперкомпьютеры выполняют массовую параллельную обработку данных, при которой задачи разбиваются на части и одновременно обрабатываются тысячами процессоров. Это их главное отличие от обычных компьютеров, которые последовательно решают задачу за задачей. Если воспользоваться аналогией, то это все равно что подойти к кассам в супермаркете с полной тележкой и разделить товары между несколькими друзьями. Каждый оплатит свою часть отдельно, после чего вы встретитесь у выхода и снова сложите продукты в одну тележку. Чем больше друзей, тем быстрее можно завершить параллельную обработку — по крайней мере, в теории.

«Если система настроена правильно, то какую бы задачу вы ни поставили суперкомпьютеру, он справится с ней гораздо быстрее, чем компьютер с меньшим количеством процессоров или одним процессором. Для некоторых вычислений домашнему ноутбуку понадобились бы недели или даже месяцы, но если вы сможете настроить эффективную параллельную обработку данных, то это займет не больше дня», — объясняет исследователь из Политехнического института Ренсселера Джоан Росс, которая недавно вернулась из Аргоннской национальной лаборатории, где она проработала шесть месяцев.

По словам Росс, обработке данных способны помешать некорректные параметры программы. Например, расчеты могут идти стремительно при работе четырех процессоров, но замедлиться при подключении пятого.

Для чего используются суперкомпьютеры?

Главной ценностью суперкомпьютеров является их постоянно улучшающаяся способность симулировать реальность. Они могут моделировать производственные условия и разрабатывать более совершенные продукты в областях от нефтегазовой промышленности до фармацевтики. Джек Донгарра, один из ведущих экспертов по суперкомпьютерам, сравнивает эту способность с магическим шаром для предсказаний.

«Например, я хочу узнать, что происходит, когда сталкиваются две галактики. Я не могу провести такой эксперимент. Я не могу взять две галактики и столкнуть их. Поэтому я должен построить модель и запустить ее на компьютере. Или другой пример — в прошлом инженеры при проектировании автомобиля заставляли его врезаться в стену, чтобы увидеть, насколько хорошо он выдержит удар. Но это довольно дорого и требует много времени. Сегодня мы просто создаем компьютерную модель машины и заставляем ее врезаться в виртуальную стену», — отметил Донгарра, добавив, что половина пятисот лучших суперкомпьютеров занята в промышленности.

Высокопроизводительные вычисления также важны для оборонного сектора. В частности, сложные симуляции фактически устранили необходимость реальных испытаний оружия, в том числе ядерного.

«Военные больше не выходят в пустыню с недавно разработанным оружием, чтобы опробовать его. Теперь они создают его модель на суперкомпьютере. Они также имитируют процессы, которые происходят с оружием при долгом хранении, потому что должны убедиться в его работоспособности», — уточняет Донгарра.

Исследовательская лаборатория ВВС — один из пяти центров с суперкомпьютерами Министерства обороны США — выделила четыре суперкомпьютера на исследования в области вооружения. Проект был продвинут как способ помочь ученым «быстро реагировать на самые актуальные и сложные проблемы нашей страны, а также реализовать новые возможности разработки оружия при меньших затратах со стороны налогоплательщиков».

Суперкомпьютеры также используются в области искусственного интеллекта. Как рассказал директор Аргоннской национальной лаборатории Пол Кернс, Aurora предназначена для ИИ следующего поколения, который ускорит научные открытия и сделает возможными улучшения в таких областях, как прогнозирование экстремальных погодных явлений, медицина, картирование головного мозга и разработка новых материалов. Aurora поможет человечеству лучше понять Вселенную, «и это только начало», убежден Кернс.

Однако работа с ИИ — лишь небольшой процент того, что делают суперкомпьютеры. 90% расчетов по-прежнему посвящены традиционным задачам: инженерным симуляциям, моделированию погоды и тому подобному. ИИ занимает во всем этом лишь 5-10%, указывает Эндрю Джонс, консультант по высокопроизводительным вычислениям.

Николь Хемсот, соучредитель The Next Platform, считает, что пройдет еще не менее пяти лет, прежде чем в суперкомпьютеры начнут массово внедрять ИИ и глубокое обучение. При этом будут требоваться куда более мощные вычислительные возможности, чем есть сейчас, отмечает она.

Что ждет суперкомпьютеры в будущем?

Удивительный факт: ваш смартфон работает так же быстро, как суперкомпьютер в 1994 году — у него была тысяча процессоров и он моделировал испытания ядерного оружия. Таким образом, теоретически примерно через четверть века смартфоны смогут достичь уровня Aurora.

Не исключено, что в будущем симуляции на суперкомпьютерах отойдут на второй план. «В частности, в течение следующих полутора десятилетий машинное обучение может стать доминирующим в большинстве компьютерных наук, включая высокопроизводительные расчеты (и даже аналитику данных). Хотя сегодня оно в основном используется в качестве вспомогательного инструмента в традиционных вычислениях, в некоторых случаях, например при разработке лекарств, оно вполне может заменить симуляцию», — говорит исследователь Майкл Фельдман.

Какую бы форму ни приняли суперкомпьютеры, в Аргоннской национальной лаборатории уверены, что они будут становиться все более мощными и начнут влиять на все — от разработки более эффективных аккумуляторов для электромобилей до искоренения таких серьезных болезней, как рак.

Tags: суперкомпьютер
Subscribe

Posts from This Journal “суперкомпьютер” Tag

promo luckyea77 june 19, 23:05 10
Buy for 10 tokens
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Март 2018 года Индустриализация стала основным инструментом достижения экономического богатства стран, начиная с появления прядильных машин в конце XVIII века; при смене технологических укладов менялись местами мировые промышленные лидеры. Какой…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments