Как суперкомпютрите оформят бъдещето на човечеството

Разкриване на информация Вашата поддръжка помага за поддържането на сайта! Печелим такса за препращане за някои от услугите, които препоръчваме на тази страница.


Суперкомпютрите оформят бъдещето на човечеството

Човечеството измина дълъг път. Нашият свят днес е пълен с технологии и чудеса, за които смятахме, че са област на научната фантастика не много отдавна.

Нашето технологично развитие е експоненциално. Точно преди няколкостотин години започнахме да проучваме възможностите за електричество и то не стана обичайно в домакинствата до началото на 20 век. Само няколко десетилетия по-късно изпратихме астронавти на Луната.

Но дори и при целия напредък, който постигнахме, все още имаме сериозни проблеми, които не успяхме да разрешим: гладът в света, липсата на чиста питейна вода за всички, болести като рак и природни бедствия, които отнемат живота и унищожават храната припаси.

Но наближаваме ера, в която технологиите може да са в състояние да помогнат за решаването на тези проблеми, използвайки суперкомпютри.

Суперкомпютрите са масово мощни и невероятно скъпи компютри. Те използват огромни количества енергия, заемат огромно количество пространство и се нуждаят от хиляди галони вода всяка минута, за да регулират температурите си. Суперкомпютърът обикновено е разработен с една единствена цел и често се нуждае от специален персонализиран софтуер, за да върши своята работа.

Суперкомпютрите съществуват отдавна. Първият суперкомпютър, CDC 6600, е разработен през 1964 г. и се използва за анализ на различни експерименти, проведени в CERN (Европейската организация за ядрени изследвания). CDC 6600 беше най-бързият компютър в света от 1964 до 1969 година.

Оттогава суперкомпютрите се използват за неща като прогноза за времето, климатични изследвания, проучване на нефт и газ, молекулярно моделиране, криптоанализа и други.

И в близко бъдеще те могат да работят за преодоляване на тези на пръв поглед неразрешими проблеми: подпомагане на развитието на устойчиви системи като извличане на питейна вода от различни източници, по-точно прогнозиране на времето, за да можем да спасим живота и да оптимизираме нашето земеделие, за да отглеждаме повече храна и дори разработване на индивидуализирано медицинско лечение.

Какво точно представляват суперкомпютрите, как работят и как ще променят нашето бъдеще? Вижте графиката по-долу, за да разберете.

суперкомпютри

Как суперкомпютрите оформят бъдещето на човечеството

Представете си прогнозиране на времето, така че да можете да спасите живота от светкавичните наводнения или да картографирате ДНК и малки генетични разлики, за да коригирате лекарствата, за да спасите живота на детето. Това са някои от сложните проблеми, които учените започват да решават с помощта на съвременните суперкомпютри.

Характеристики на суперкомпютър

  • мощен
    • Преминава капацитет в няколко програми възможно най-бързо
    • Мощност, измерена в огромни числа
      • FLOPS – Операции с плаваща точка на секунда
      • терафлопа
        • Един трилион операции всяка секунда
        • 10 до 12-та мощност (1012)
          • 1.000.000.000.000
      • петафлопа
        • Един квадрилион изчисления всяка секунда
        • 10 до 15-та мощност (1015)
          • Около 200 000 пъти по-бърз от стандартен персонален компютър
      • Exascale
        • 1000 пъти по-бърз от петафлоп
  • скъп
    • Стотици милиони долари
    • Jaguar, 3-ти най-бърз суперкомпютър
      • 104 милиона долара за инсталиране
      • 1 милион долара годишно за изпълнение
      • 10 милиона долара годишни разходи за техници
  • Създаден за конкретни приложения
    • Анимационна графика
    • Масивни изчисления на математически данни
    • Ядрени изследвания
    • Общи модели на циркулация на климата на Земята
  • Съставен от десетки хиляди изчислителни възли
    • процесори
      • Централни обработващи звена
      • Мозъчна сила за компютър
      • Личните компютри обикновено имат един процесор
    • Графичните процесори
      • Графични единици за обработка
      • Най-често се прилага за 3D графика
  • Повечето се контролират от софтуер на Linux
    • Операционна система с отворен код
    • Стартира 485 от топ 500 суперкомпютри в света
  • Водно охлаждане
    • Намалява консумацията на енергия от горещи процесори
    • Охладителните системи работят по-бързо

Еволюция на суперкомпютъра

  • CDC 6600 – първи суперкомпютър
    • Издаден: 1964г
    • Скорост: 3 мегафлопа
      • 10 пъти по-бързо от всеки друг компютър по това време
    • Първи успешен суперкомпютър
      • Изградена от корпорацията за контрол на данни
        • Проектиран от Сиймор Крей, който ще продължи да открие Cray Research
      • Един процесор
        • 40MHz
      • Струва 8 милиона долара, продадени за 60 милиона долара
  • Cray 2
    • Издаден: 1985г
    • Скорост: 1.9 гигафлопа
      • Два пъти по-бърз от предишния Cray X-MP
    • Най-бързият компютър в света
      • Остава най-бърз за повече от 5 години
      • Имаше 8 процесора
      • Беше бърз като iPad 2 – пуснат през 2011 г.
  • Hitachi SR2201
    • Издаден: 1996
    • Скорост: 600 гигафлопа
    • Един от най-ранните масово успоредни суперкомпютри
      • 2048 процесора
  • NEC Earth Simulator
    • Издаден: 2002
    • Скорост: 35 терафлопа
    • Създаден за „Проекта за симулатор на Земята“ на японското правителство
      • Струва 900 милиона долара
      • Разработено от:
        • Японска агенция за космически проучвания
        • Японски изследователски институт за атомна енергия
        • Японски морски научен и технологичен център
      • Създаден за работа с климатични модели
  • IBM Blue Gene / L
    • Издаден: 2007
    • Скорост: 600 терафлопа
    • Част от проекта Blue Gene на IBM
      • Започва през 1999 г. с цел създаване на масово успореден компютър
        • 100 милиона долара финансиране
        • Първоначално 5-годишна програма
      • Blue Gene / L беше бързият компютър в света за повече от 3 години
  • IBM Roadrunner
    • Издаден: 2009
    • Струва 130 милиона долара
    • Създаден за Националната администрация за ядрена сигурност на US-DOE
      • Първи хибриден суперкомпютър
        • Използвани различни процесори:
          • Двуядрен Opteron
          • PowerXCell 8i
        • Софтуерът трябваше да бъде написан специално за него
      • Първо да достигне над един петафлоп

Днешната суперкомпютърна среда

  • Светът на суперкомпютрите непрекъснато се променя
  • TOP500 предоставя списък на най-мощните суперкомпютри
    • Компютри, класирани по способност да решават набори от уравнения по проекта TOP500.
    • Държави с най-много суперкомпютри
      • Съединени щати: 233
      • Китай: 76
      • Япония: 30
    • Най-бързият суперкомпютър от юни 2015 г.
      • Суперкомпютър Tianhe-2
        • Издаден: 2013 г.
        • Скорост: 34 петафлопа
          • Почти два пъти по-бърз от втория най-бърз компютър – Cray Titan
        • Разработен от Националния университет по отбранителни технологии в Гуанджоу, Китай

Очаквайте скоро: Най-супер суперкомпютърът в света

  • Японска фуджицу екзаскале
  • Проект, наречен FLAGSHIP 2020
    • Означава да бъде най-добрият суперкомпютър в света
  • Планирано е да започне да функционира до април 2021 г.
  • Характеристики
    • Многоядрена архитектура
      • CPU с общо предназначение
      • Мрежови интерфейси в CPU чипове
      • Многоизмерна топология на торова мрежа
        • Начин за свързване на единиците за създаване на мощна и бърза изчислителна връзка между единиците
    • 1000 петафлопа (1 екзафлоп)
      • 1 квинтилионно изчисление всяка секунда (1 последвано от 18 нули)
      • 30 пъти по-бързо от най-добрите суперкомпютри днес
  • Как може да помогне за спасяването на света:
    • Прогнози за земетресението и цунамито
    • Глобално климатично моделиране
    • Разработване на по-безопасни автомобили и по-добри батерии
    • По-добри изследвания за лекарства
    • Проучване на нови високоефективни материали
    • Астрономически изследвания с подобрени симулации на галактика

Суперкомпютър, разработена питейна вода

  • Глобална водна криза
    • 98% от световната вода е непиваема солена вода
    • Нарастващото население напряга сладководни източници
      • 15% от населението на света, 1,1 милиарда, няма редовен достъп до питейна вода
    • Промените в климатичните модели, свързани с глобалното затопляне, причиняват течение и наводнения, поради което изместват водните ресурси
      • Счита се, че търсенето на вода в световен мащаб е 40% по-голямо от глобалното предлагане до 2030 г.
    • Резултат: все повече хора нямат вода за пиене и само ще се влошат
  • Екип от учени от университета Шиншу в момента генерират симулации за филтрация, използвайки сегашния японски суперкомпютър Fujitsu
    • Те управляват модели на мембрани за разделяне на водата, използващи нано-въглерод за преобразуване на непропиваема вода в безопасна питейна вода
      • Морската и дори замърсената с нефт вода биха могли да се използват
    • Суперкомпютърът Fujitsu анализира системите за извличане на вода
    • Те правят симулации – изследват водата до молекулно ниво за първи път
    • Те изследват мембрани, които са водопропускливи, но също така устойчиви на топлина и химикали
  • Това може да помогне за спасяването на света чрез:
    • Разработване на устойчиви методи за извличане на използваема вода от различни източници
    • Осигуряване на безопасна вода за милиони хора по света
      • Намаляване на броя на децата, които умират от замърсена вода
        • В момента над 2 милиона

По-добро прогнозиране на времето

  • Прогнозата за времето е много по-важна от това дали ще се нуждаете от чадър на следващия ден или не
    • В селското стопанство е критично за краткосрочно и дългосрочно планиране
    • Спасява живота, като предупреждава за тежко време
    • Той дори се използва в битките
      • D-Day беше отложен за 24 часа въз основа на прогнозата за времето
  • Американският Met Office използва суперкомпютър Cray XC40 за прогнозиране на времето
    • Правителството на Обединеното кралство инвестира 150 милиона долара (97 милиона британски лири)
    • В Ексетер, Девън, стартиращ септември 2015 г.
      • Пълен капацитет, който трябва да бъде постигнат през 2017 г.
    • 13 пъти по-бърза от предишната система за прогнозиране
      • 480 000 процесорни ядра
        • 30 000 индивидуални процесори
      • Обработка на 16 петафлопа
        • 16 квадрилиона изчисления в секунда
      • 17 петабайта от капацитет за съхранение
        • 17 милиона гигабайта
      • Тежи 140 тона
    • Подобрена работа
      • По-бързи прогнози: на всеки час вместо на всеки три часа
      • По-подробни модели могат да се изпълняват за чувствителни зони като летищата
      • Подобрени климатични прогнози
  • Това може да помогне за спасяването на света чрез:
    • Предоставяне на по-добри предупреждения за наводнения
    • Намаляване на прекъсванията на въздушния транспорт
    • Разрешаване на по-добро планиране на изменението на климата
      • Очаква се над 3 милиарда долара да бъдат спестени само в САЩ

Геномни медицински изследвания

  • Геномното изследване е изключително важна част от медицината
    • Използва се за диагностициране на заболявания
    • Тестовете за носители могат да определят вероятността родителите да предадат заболяване на децата си
    • Пренатални и новородени тестове за бъдещи заболявания
  • Детската болница на Phoenix получава суперкомпютър, проектиран от изследователя на рака д-р Патрик Сун-Шьонг
    • Само четвъртата болница прилага суперкомпютърна система
    • Той ще се използва за геномно тестване
      • Болничните лекари предполагат, че повечето хронични заболявания при децата са свързани с генетика
    • Той ще подкрепи изследванията за хронични заболявания при деца
      • Вродени сърдечни проблеми
      • Рак
    • Очаква се да се подобрят изследователските възможности в болницата
      • Понастоящем изследванията се правят извън сайта, което води до три месеца чакане – също струва милиони
      • Суперкомпютърът на място трябва:
        • Нарежете времето за изчакване до 7 дни
        • Намалете разходите за тестване
        • Подобрете възможностите за лечение
  • Това може да помогне за спасяването на света чрез:
    • Намиране на силно индивидуализирани методи за справяне с рисковете на всеки човек и осигуряване на по-добра превантивна грижа

Тъй като изчислителните проблеми стават все по-сложни, суперкомпютрите винаги са се изправяли пред предизвикателството – да стават все по-мощни. И те са все по-необходими за справяне с реалните проблеми в света, с които се сблъскваме в медицината, околната среда и много други.

Източници: 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

Източници

  • Какво е суперкомпютър?
  • Какво можете да направите със суперкомпютър?
  • Какво е терафлоп?
  • Какво е петафлоп?
  • „Няма теб!“ Интервю с Хорст Саймън в лабораторията на Беркли
  • Fujitsu за проектиране на японски суперкомпютър
  • CPU – централен процесор
  • GPU – графичен процесор
  • Linux доминира в суперкомпютрите, както никога досега
  • Проектът TOP500
  • Китайският суперкомпютър Tianhe-2 поддържа топ място в списъка на най-добрите суперкомпютри в света
  • Tianhe-2
  • Fujitsu за проектиране на японски суперкомпютър
  • Подробности, появяващи се в бъдещата система на Япония за разгръщане на Япония
  • Мултитороидни взаимовръзки (PDF)
  • Компютърни възможности на суперкомпютрите да спасят света от недостиг на вода!
  • Отговаряне на екологични проблеми
  • Met Office за изграждане на суперкомпютър от 97 милиона паунда
  • D-Day: Най-важната прогноза за времето в историята
  • Phoenix Деца получават суперкомпютър за подобряване на геномното тестване
Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map