Hoe superrekenaars die toekoms van die mensdom vorm

openbaarmaking: U ondersteuning help om die webwerf aan die gang te hou! Ons verdien ‘n verwysingsfooi vir sommige van die dienste wat ons op hierdie bladsy aanbeveel.


Superrekenaars vorm die toekoms van die mensdom

Die mensdom het ver gekom. Ons wêreld vandag is vol tegnologie en wonders wat ons gedink het die wêreld van wetenskapfiksie was nie te lank gelede nie.

Ons tegnologiese ontwikkeling is eksponensieel. Dit was net ‘n paar honderd jaar gelede dat ons die moontlikhede van elektrisiteit begin ondersoek het, en dit het eers in die vroeë 20ste eeu by huishoudings algemeen geword. Net ‘n paar dekades later het ons ruimtevaarders na die maan gestuur.

Maar selfs met al die vordering wat ons gemaak het, het ons nog steeds ernstige probleme wat ons nie kon aanspreek nie: wêreldhonger, die gebrek aan skoon drinkwater vir almal, siektes soos kanker, en natuurrampe wat lewens neem en voedsel vernietig voorrade.

Maar ons benader ‘n era waarin tegnologie hierdie probleme kan help oplos met behulp van superrekenaars.

Superrekenaars is baie sterk en ongelooflik duur rekenaars. Hulle gebruik enorme hoeveelhede energie, neem baie ruimte in beslag en benodig elke minuut duisende liter water om hul temperatuur te reguleer. ‘N Superrekenaar word gewoonlik vir ‘n enkele doel ontwikkel, en benodig dikwels spesiale sagteware om sy werk te doen.

Superrekenaars bestaan ​​al baie lank. Die eerste superrekenaar, die CDC 6600, is in 1964 ontwikkel en gebruik om verskillende eksperimente wat by CERN (die Europese organisasie vir kernnavorsing) uitgevoer is, te ontleed. Die CDC 6600 was die vinnigste rekenaar ter wêreld van 1964 tot 1969.

Sedertdien word superrekenaars gebruik vir dinge soos weervoorspelling, klimaatnavorsing, olie- en gasverkenning, molekulêre modellering, kriptanalise, en meer.

En in die nabye toekoms kan dit moontlik gemaak word om die oënskynlik onoplosbare probleme te bowe te kom: help om volhoubare stelsels te ontwikkel, soos om drinkbare water uit verskillende bronne te onttrek, die weer beter te voorspel, sodat ons lewens kan red en ons landbou kan optimaliseer om meer voedsel te kweek. , en selfs die ontwikkeling van geïndividualiseerde mediese behandelings.

Wat presies is superrekenaars, hoe werk hulle, en hoe sal hulle ons toekoms verander? Kyk na die onderstaande prentjie om uit te vind.

super

Hoe superrekenaars die toekoms van die mensdom vorm

Stel u voor dat die weer so presies voorspel word dat u lewens kan red van flitsvloede, of deur DNA en klein genetiese verskille te karteer om medikasie aan te pas om die lewe van ‘n kind te red. Dit is enkele van die ingewikkelde kwessies waarmee wetenskaplikes met behulp van moderne superrekenaars begin werk.

Eienskappe van ‘n superrekenaar

  • kragtige
    • Tunnels kan so vinnig as moontlik in ‘n paar programme ingewerk word
    • Krag gemeet in massiewe getalle
      • FLOPS – Vloeipuntbewerkings per sekonde
      • Teraflops
        • Een triljoen operasies elke sekonde
        • 10 tot die 12de krag (1012)
          • 1.000.000.000.000
      • petaflops
        • Een kwadriljoen berekeninge per sekonde
        • 10 tot die 15de krag (1015)
          • Ongeveer 200,000 keer vinniger as ‘n standaard persoonlike rekenaar
      • Exascale
        • 1000 keer vinniger as ‘n petaflop
  • duur
    • Honderde miljoene dollars
    • Jaguar, 3de vinnigste superrekenaar
      • $ 104 miljoen om te installeer
      • $ 1 miljoen per jaar te verdien
      • Jaarlikse koste van tien miljoen dollar vir tegnici
  • Gebou vir spesifieke toepassings
    • Animasie-grafika
    • Massiewe berekeninge van wiskundige data
    • Kernnavorsing
    • Algemene sirkulasiemodelle van die aarde se klimaat
  • Bestaan ​​uit tienduisende rekenaarnodusse
    • CPUs
      • Sentrale verwerkingseenhede
      • Breinkrag vir ‘n rekenaar
      • Persoonlike rekenaars het gewoonlik een SVE
    • GPU’s
      • Eenhede vir grafiese verwerking
      • Word meestal op 3D-grafika toegepas
  • Die meeste word beheer deur Linux-sagteware
    • Oopbron-bedryfstelsel
    • Loop 485 van die top 500 superrekenaars in die wêreld
  • Water afgekoel
    • Verminder energieverbruik van warm SVE’s
    • Koeler stelsels werk vinniger

Evolusie van die superrekenaar

  • CDC 6600 – eerste superrekenaar
    • Vrygestel: 1964
    • Spoed: 3 megaflops
      • 10x vinniger as enige ander rekenaar op daardie stadium
    • Eerste suksesvolle superrekenaar
      • Gebou deur Control Data Corporation
        • Ontwerp deur Seymour Cray, wat Cray Research sal stig
      • ‘N Enkele CPU
        • 40MHz
      • Koste $ 8 miljoen, verkoop vir $ 60 miljoen
  • Krap 2
    • Vrygestel: 1985
    • Spoed: 1,9 gigaflops
      • Twee keer so vinnig soos die vorige Cray X-MP
    • Vinnigste rekenaar ter wêreld
      • Die afgelope vyf jaar die vinnigste gebly
      • Het 8 CPU’s gehad
      • Was so vinnig soos ‘n iPad 2 – vrygestel in 2011
  • Hitachi SR2201
    • Vrygestel: 1996
    • Spoed: 600 gigaflops
    • Een van die vroegste massiewe parallelle superrekenaars
      • 2048 CPU’s
  • NEC Earth Simulator
    • Vrygestel: 2002
    • Spoed: 35 teraflops
    • Geskep vir die Japanese Earth Simulator Project vir die Japanse regering
      • Koste $ 900 miljoen
      • Ontwikkel deur:
        • Japan Aerospace Exploration Agency
        • Japan Instituut vir Atoomenergie
        • Japan Marine Science and Technology Centre
      • Gebou om klimaatmodelle te bestuur
  • IBM Blue Gene / L
    • Vrygestel: 2007
    • Spoed: 600 teraflops
    • Deel van IBM se Blue Gene-projek
      • Begin in 1999 met die doel om ‘n massiewe parallelle rekenaar te skep
        • $ 100 miljoen befondsing
        • Aanvanklik ‘n vyfjaarprogram
      • Blue Gene / L was die vinnigste rekenaar ter wêreld vir meer as 3 jaar
  • IBM Roadrunner
    • Vrygestel: 2009
    • Koste $ 130 miljoen
    • Geskep vir die US-DOE se nasionale kernveiligheidsadministrasie
      • Eerste baster-superrekenaar
        • Gebruik verskillende CPU’s:
          • Dubbelkern Opteron
          • PowerXCell 8i
        • Sagteware moes spesiaal daarvoor geskryf word
      • Eers tot by een petaflop

Vandag se superrekenaaromgewing

  • Die wêreld van superrekenaars verander voortdurend
  • TOP500 bevat ‘n lys van kragtigste superrekenaars
    • Rekenaars word gerangskik volgens die vermoë om stelsels vergelykings op te los deur die TOP500-projek.
    • Lande met die meeste superrekenaars
      • Verenigde State: 233
      • China: 76
      • Japan: 30
    • Die vinnigste superrekenaar vanaf Junie 2015
      • Tianhe-2 superrekenaar
        • Vrygestel: 2013
        • Spoed: 34 petaflops
          • Byna twee keer so vinnig as die tweede vinnigste rekenaar, die Cray Titan
        • Ontwikkel deur die Nasionale Universiteit van Verdedigingstegnologie in Guangzhou, China

Binnekort beskikbaar: die wêreld se beste superrekenaar

  • Japanese Fujitsu Exascale
  • Projek genaamd FLAGSHIP 2020
    • Bedoel om die top-superrekenaar ter wêreld te wees
  • Beplan om teen April 2021 in werking te wees
  • eienskappe
    • Multi-kern argitektuur
      • Algemene doeleindes van SVE’s
      • Netwerk-koppelvlakke in SVE-skyfies
      • Multidimensionele torus netwerk topologie
        • ‘N Manier om die eenhede te verbind om ‘n kragtige en vinnige rekenaarskakeling tussen eenhede te skep
    • 1 000 petaflops (1 exaflop)
      • 1 kwintiljoen berekeninge elke sekonde (1 gevolg deur 18 nulle)
      • 30x vinniger as vandag se top-superrekenaars
  • Hoe dit kan help om die wêreld te red:
    • Voorspellings oor aardbewing en tsoenami
    • Globale klimaatmodellering
    • Ontwikkel veiliger motors en beter batterye
    • Beter medisyne-navorsing
    • Ondersoek na nuwe hoëprestasie-materiale
    • Astronomiese navorsing met verbeterde sterrestelsel-simulasies

Super-rekenaar-ontwikkelde drinkwater

  • Wêreldwye waterkrisis
    • 98% van die wêreld se water is ondrinkbare soutwater
    • Die groeiende bevolking spoel varswaterbronne uit
      • 15% van die wêreldbevolking, 1,1 miljard, het nie gereelde toegang tot drinkwater nie
    • Veranderings in klimaatspatrone wat met aardverwarming verband hou, veroorsaak dat daar vloede en oorstromings plaasvind, waardeur waterbronne verplaas word
      • Die wêreld se vraag na water word na raming 40% hoër as die wêreldvoorraad teen 2030
    • Resultaat: meer en meer mense het nie drinkbare water nie, en dit sal net erger word
  • ‘N Span wetenskaplikes aan die Shinshu-universiteit genereer tans filtrasiesimulasies met behulp van die huidige Fujitsu-superrekenaar van Japan
    • Hulle gebruik modelle van waterskeidingsmembrane wat nano-koolstof gebruik om ondrinkbare water in veilige drinkwater te omskep
      • Seewater en selfs oliebesoedelde water kan bruikbaar word
    • Fujitsu-superrekenaar ontleed stelsels vir waterontginning
    • Hulle voer simulasies uit – ondersoek water vir die eerste keer tot op molekulêre vlak
    • Hulle ondersoek membrane wat deurlaatbaar is, maar ook hittebestandig is
  • Dit kan help om die wêreld te red deur:
    • Ontwikkel volhoubare metodes om bruikbare water uit verskillende bronne te onttrek
    • Voorsien veilige water aan miljoene mense regoor die wêreld
      • Verminder die aantal kinders wat sterf weens besoedelde water
        • Tans meer as 2 miljoen

Beter weervoorspelling

  • Weervoorspelling is baie belangriker as of u die volgende dag ‘n sambreel benodig of nie
    • Dit is van kritieke belang vir die landbou vir kort- en langtermynbeplanning
    • Dit red lewens deur waarskuwing te gee teen erge weer
    • Dit word selfs in oorlogvoering gebruik
      • D-Day is 24 uur uitgestel op grond van weervoorspellings
  • Die Britse Met Office gebruik ‘n Cray XC40-superrekenaar vir weervoorspelling
    • Britse regering belê $ 150 miljoen (£ 97 miljoen)
    • In Exeter, Devon, September 2015
      • Die volle kapasiteit sal in 2017 bereik word
    • 13x vinniger as die vorige voorspellingstelsel
      • 480,000 CPU-kerns
        • 30.000 individuele CPU’s
      • Verwerk by 16 petaflops
        • 16 kwadriljoen berekeninge per sekonde
      • 17 petabytes se stoorkapasiteit
        • 17 miljoen gigabytes
      • Weeg 140 ton
    • Verbeterde werk
      • Vinniger voorspellings: elke uur in plaas van elke drie uur
      • Meer sensitiewe modelle kan uitgevoer word vir sensitiewe gebiede soos lughawens
      • Verbeterde klimaatprojeksies
  • Dit kan help om die wêreld te red deur:
    • Beter vloedwaarskuwings
    • Die vermindering van ontwrigtings in lugvaart
    • Dit laat beter beplanning vir klimaatsverandering toe
      • Meer as $ 3 miljard sal na verwagting in die Verenigde Koninkryk alleen gespaar word

Genomiese mediese navorsing

  • Genomiese toetsing is ‘n uiters belangrike deel van die medisyne
    • Dit word gebruik om siektes te diagnoseer
    • Draagtoetse kan die waarskynlikheid bepaal dat ouers ‘n siekte aan hul kinders oordra
    • Voorgeboortelike en pasgebore toetsing vir toekomstige siektes
  • Phoenix Children’s Hospital kry ‘n superrekenaar wat ontwerp is deur kankernavorser dr. Patrick Soon-Shiong
    • Dit is slegs die vierde hospitaal wat ‘n superrekenaarstelsel implementeer
    • Dit sal gebruik word vir genomiese toetsing
      • Dokters in die hospitaal stel voor dat die meeste chroniese siektes by kinders aan genetika gekoppel is
    • Dit sal navorsing vir chroniese siektes by kinders ondersteun
      • Aangebore hartprobleme
      • Kanker
    • Na verwagting sal die navorsingsvermoëns in die hospitaal verbeter word
      • Navorsing word tans buite die perseel gedoen, wat tot drie maande se gewag tot gevolg het – wat ook miljoene kos
      • Superrekenaar op die terrein moet:
        • Sny die wagtyd tot 7 dae
        • Verminder die koste om te toets
        • Verbeter behandelingsopsies
  • Dit kan help om die wêreld te red deur:
    • Vind hoogs geïndividualiseerde behandelings om elke persoon se risiko’s aan te spreek en beter voorkomende sorg te bied

Namate die berekeningsprobleme ingewikkelder geraak het, het superrekenaars altyd die uitdaging opgelewer – al hoe kragtiger. En dit is meer en meer nodig om die regte probleme in die medisyne, die omgewing en nog veel meer te hanteer.

Bronne: webopedia.com, extremetech.com, techtarget.com, top500.org, itworld.com, bbc.co.uk, cronkitenewsonline.com, zdnet.com, fujitsu.com, pcworld.com, hpcwire.com, ibm.com

Bronne

  • Wat is superrekenaar?
  • Wat kan u met ‘n superrekenaar doen??
  • Wat is teraflop??
  • Wat is petaflop??
  • ‘Geen wonderlike ding vir jou nie!’ ‘N Onderhoud met Horst Simon van Berkeley Lab
  • Fujitsu ontwerp Japannese super-superrekenaar
  • SVE – Sentrale verwerkingseenheid
  • GPU – grafiese verwerkingseenheid
  • Linux oorheers superrekenaars soos nog nooit tevore nie
  • Die TOP500-projek
  • China se Tianhe-2-superrekenaar behou die beste plek op die lys van die wêreld se top-superrekenaars
  • Tianhe-2
  • Fujitsu ontwerp Japannese super-superrekenaar
  • Besonderhede kom oor die toekomstige buitestelsel van Japan
  • Multi-Toroïdale interkonneksies (PDF)
  • Berekeningsvermoë van superrekenaars om die wêreld van watertekorte te red!
  • Reaksie op omgewingsvraagstukke
  • Met Office ‘n superrekenaar van £ 97 miljoen opgebou
  • D-dag: die belangrikste weervoorspelling in die geskiedenis
  • Phoenix Children kry superrekenaars om genomiese toetse te verbeter
Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map