כיצד מחשבי העל מעצבים את עתיד האנושות

גילוי נאות: התמיכה שלך עוזרת להפעיל את האתר! אנו מרוויחים דמי הפניה עבור חלק מהשירותים שאנו ממליצים עליהם בדף זה.


מחשבי העל מעצבים את עתיד האנושות

האנושות עשתה דרך ארוכה. העולם שלנו כיום מלא בטכנולוגיה ונפלאות שחשבנו שהם תחום המדע הבדיוני לפני זמן לא רב.

ההתפתחות הטכנולוגית שלנו היא מעריכית. רק לפני כמה מאות שנים התחלנו לבחון את אפשרויות החשמל, וזה לא נפוץ במשקי בית רק בראשית המאה העשרים. רק כמה עשורים אחר כך שלחנו אסטרונאוטים לירח.

עם זאת, אפילו עם כל ההתקדמות שעשינו, עדיין יש לנו נושאים רציניים שלא הצלחנו לטפל בהם: רעב עולמי, היעדר מי שתייה נקיים לכולם, מחלות כמו סרטן ואסונות טבע שגוזלים חיים ומשמידים אוכל. אספקה.

אך אנו מתקרבים לעידן בו הטכנולוגיה עשויה לסייע בפתרון הבעיות הללו באמצעות מחשבי-על.

מחשבי העל הם מחשבים חזקים ויקרים להפליא. הם משתמשים בכמויות אדירות של אנרגיה, תופסים כמות עצומה של שטח ודורשים אלפי גלונים מים בכל דקה כדי לווסת את הטמפרטורות שלהם. מחשב-על מפותח בדרך כלל למטרה אחת, ולעיתים קרובות נדרש תוכנה מותאמת אישית מיוחדת על מנת לבצע את עבודתו.

מחשבי-על קיימים כבר זמן רב. מחשב העל הראשון, CDC 6600, פותח בשנת 1964 ושימש לניתוח ניסויים שונים שנערכו ב- CERN (הארגון האירופי למחקר גרעיני). CDC 6600 היה המחשב המהיר ביותר בעולם בין השנים 1964 עד 1969.

מאז אותו זמן משתמשים במחשבי על לדברים כמו חיזוי מזג אוויר, מחקר אקלים, חיפושי נפט וגז, דוגמנות מולקולרית, קריפטנליזה ועוד..

ובעתיד הקרוב הם עשויים להתאמץ כדי להתגבר על בעיות לכאורה בלתי פתירות: עוזרים בפיתוח מערכות בר-קיימא כמו חילוץ מים הניתנים לשתייה ממקורות שונים, חיזוי מדויק יותר של מזג האוויר, כך שנוכל להציל חיים ולייעל את החקלאות שלנו כדי לגדול יותר מזון ואפילו פיתוח טיפולים רפואיים בהתאמה אישית.

מהם בדיוק מחשבי העל, איך הם עובדים ואיך הם ישנו את עתידנו? עיין בתרשים למטה כדי לגלות.

מחשבי-על

כיצד מחשבי העל מעצבים את עתיד האנושות

דמיין את תחזית מזג האוויר בצורה מדויקת כך שתוכל להציל חיים משיטפונות הבזק, או למפות DNA והבדלים גנטיים זעירים כדי להתאים תרופות להצלת חייו של ילד. אלה כמה מהנושאים המורכבים עליהם מדענים מתחילים להתמודד בעזרת מחשבי-על מודרניים.

מאפייני מחשב-על

  • עוצמתי
    • משפך יכולת למספר תוכניות במהירות האפשרית
    • כוח נמדד במספרים מאסיביים
      • FLOPS – פעולות בנקודות שיט בשנייה
      • טרפלופים
        • טריליון פעולות בכל שנייה
        • 10 לכוח ה -12 (1012)
          • 1,000,000,000,000
      • פטפלופים
        • חישוב רביעיון אחד בכל שנייה
        • 10 עד כוח 15 (1015)
          • מהיר יותר פי 200,000 ממחשב אישי רגיל
      • אקססייל
        • מהיר יותר פי אלף מפטפלופ
  • יקר
    • מאות מיליוני דולרים
    • יגואר, מחשב העל השלישי המהיר ביותר
      • 104 מיליון דולר להתקנה
      • מיליון דולר בשנה לרוץ
      • עלות שנתית של 10 מיליון דולר לטכנאים
  • נבנה ליישומים ספציפיים
    • גרפיקה מונפשת
    • חישובים מאסיביים של נתונים מתמטיים
    • מחקר גרעיני
    • דגמי מחזור כללי של האקלים של כדור הארץ
  • מורכב מעשרות אלפי צמתי מחשוב
    • מעבדים
      • יחידות עיבוד מרכזיות
      • כוח מוח למחשב
      • למחשבים אישיים יש בדרך כלל מעבד אחד
    • GPUs
      • יחידות עיבוד גרפיקה
      • לרוב מיושם על גרפיקה תלת ממדית
  • הנשלטת ביותר על ידי תוכנת לינוקס
    • מערכת הפעלה קוד פתוח
    • מנהל 485 מתוך 500 מחשבי העל המובילים בעולם
  • מים התקררו
    • מפחית את צריכת האנרגיה ממעבדים חמים
    • מערכות קירור פועלות מהר יותר

האבולוציה של מחשב העל

  • CDC 6600 – מחשב-על ראשון
    • יצא: 1964
    • מהירות: 3 מגה פיקסל
      • פי 10 מהיר יותר מכל מחשב אחר באותה תקופה
    • מחשב-על מצליח ראשון
      • נבנה על ידי חברת בקרת נתונים
        • עוצב על ידי סימור קריי, שימשיך למחקר Cray המייסד
      • מעבד יחיד
        • 40 מגהרץ
      • עלה 8 מיליון דולר, נמכר ב -60 מיליון דולר
  • מערך 2
    • יצא: 1985
    • מהירות: 1.9 ג’יגה
      • מהיר פעמיים כמו Cray X-MP הקודם
    • המחשב המהיר ביותר בעולם
      • נותר הכי מהר במשך למעלה מחמש שנים
      • היו 8 מעבדים
      • היה מהיר כמו אייפד 2 – שוחרר בשנת 2011
  • היטאצ’י SR2201
    • יצא: 1996
    • מהירות: 600 ג’יגה
    • אחד ממחשבי העל המקבילים המאסיביים ביותר
      • 2048 מעבדים
  • סימולטור כדור הארץ של NEC
    • יצא: 2002
    • מהירות: 35 טרה-פלאפ
    • נוצר עבור “פרויקט סימולטור כדור הארץ” של ממשלת יפן.
      • עלה 900 מיליון דולר
      • פותח על ידי:
        • סוכנות לחקר האוויר והחלל של יפן
        • מכון לחקר האנרגיה האטומית ביפן
        • מרכז המדע והטכנולוגיה הימית ביפן
      • בנוי להפעלת מודלים אקלימיים
  • IBM Blue Gene / L
    • יצא: 2007
    • מהירות: 600 טרה-פלאפ
    • חלק מפרויקט Blue Gene של יבמ
      • החל משנת 1999 במטרה ליצור מחשב מקביל מאסיבי
        • מימון של 100 מיליון דולר
        • בתחילה תוכנית ל -5 שנים
      • Blue Gene / L היה המחשב המהיר בעולם במשך למעלה משלוש שנים
  • Roadrunner של יבמ
    • יצא: 2009
    • עלה 130 מיליון דולר
    • נוצר עבור המינהל הלאומי לביטחון גרעיני של ארה”ב DOE
      • מחשב העל היברידי ראשון
        • משתמשים במעבדים שונים:
          • אופטרון דו-ליבתי
          • PowerXCell 8i
        • תוכנה הייתה חייבת להיכתב במיוחד בשביל זה
      • ראשית להגיע לפטפלופ אחד

סביבת מחשבי העל של ימינו

  • עולמם של מחשבי העל משתנה ללא הרף
  • TOP500 מספק רשימת מחשבי-על חזקים ביותר
    • מחשבים המדורגים לפי יכולת לפתור קבוצות של משוואות על ידי פרויקט TOP500.
    • מדינות עם הכי הרבה מחשבי-על
      • ארצות הברית: 233
      • סין: 76
      • יפן: 30
    • מחשב העל המהיר ביותר מיוני 2015
      • מחשב-על Tianhe-2
        • יצא: 2013
        • מהירות: 34 פטפלופים
          • מהיר כמעט פי שניים מהמחשב השני המהיר ביותר, Cray Titan
        • פותח על ידי האוניברסיטה הלאומית לביטחון טכנולוגי בגואנגזו, סין

בקרוב: מחשב העל העל ביותר בעולם

  • פוג’יטסו יפני
  • פרויקט בשם FLAGSHIP 2020
    • התכוון להיות מחשב העל העליון בעולם
  • תוכנן להיות פעיל עד אפריל 2021
  • מאפיינים
    • ארכיטקטורה רב ליבתית
      • מעבדים למטרות כלליות
      • ממשקי רשת בשבבי CPU
      • טופולוגיית רשת טורוס רב ממדית
        • דרך לחיבור היחידות ליצירת קישור מחשוב חזק ומהיר בין יחידות
    • 1,000 petaflops (1 exaflop)
      • 1 חישובי רבע שעה בכל שנייה (1 ואחריו 18 אפסים)
      • מהיר יותר פי 30 ממחשבי העל המובילים כיום
  • איך זה יכול לעזור להציל את העולם:
    • תחזיות רעידת אדמה וצונאמי
    • דוגמנות אקלים עולמית
    • פיתוח מכוניות בטוחות יותר וסוללות טובות יותר
    • מחקר טוב יותר על תרופות
    • מחקר על חומרים חדשים בעלי ביצועים גבוהים
    • מחקר אסטרונומי עם סימולציות גלקסיות משופרות

מי שתייה מפותחים על ידי מחשב

  • משבר מים עולמי
    • 98% מהמים בעולם הם מים מלוחים שלא ניתן להסריגה
    • האוכלוסייה הגוברת מאמצת מקורות מים מתוקים
      • 15% מאוכלוסיית העולם, 1.1 מיליארד דולר, אין גישה קבועה למי שתייה
    • שינויים בדפוסי האקלים הקשורים להתחממות כדור הארץ גורמים טיוטות ושיטפונות, ולכן נעקרים משאבי מים
      • על פי הערכה, הביקוש העולמי למים גבוה ב -40% מההיצע העולמי עד שנת 2030
    • תוצאה: יותר ויותר אנשים אין להם מים לשתייה וזה רק יחמיר
  • צוות מדענים מאוניברסיטת שינשו מייצר כעת הדמיות סינון באמצעות מחשב העל Fujitsu הנוכחי של יפן.
    • הם מנהלים דגמים של ממברנות הפרדת מים המשתמשים בננו-פחמן כדי להמיר מים בלתי ניתן לשתייה למי שתייה בטוחים
      • מי ים ואפילו מים מזוהמים בשמן עלולים להפוך לשימוש
    • מחשב העל של פוג’יטסו מנתח מערכות מיצוי מים
    • הם מבצעים סימולציות – בוחנים מים לראש עד לרמה המולקולרית
    • הם חוקרים ממברנות חדירות למים אך גם עמידות בפני חום וכימיקלים
  • זה עשוי לעזור להציל את העולם על ידי:
    • פיתוח שיטות בר קיימא לחילוץ מים שמישים ממקורות שונים
    • אספקת מים בטוחים למיליוני אנשים ברחבי העולם
      • צמצום מספר הילדים שמתים ממים מזוהמים
        • נכון לעכשיו מעל 2 מיליון

תחזית מזג אוויר טובה יותר

  • תחזית מזג האוויר חשובה בהרבה מהשאלה אם תזדקק למטריה למחרת
    • זה קריטי בחקלאות לתכנון לטווח הקצר והארוך
    • זה מציל חיים על ידי מתן אזהרה מפני מזג אוויר קשה
    • זה אפילו משמש בלוחמה
      • D-Day נדחה 24 שעות על סמך תחזיות מזג האוויר
  • משרד הבריטי Met UK משתמש במחשב העל Cray XC40 לחיזוי מזג אוויר
    • ממשלת בריטניה משקיעה 150 מיליון דולר (97 מיליון ליש”ט)
    • באקסטר, דבון, בספטמבר 2015
      • קיבולת מלאה שתושג בשנת 2017
    • מהיר פי 13 ממערכת החיזוי הקודמת
      • 480,000 ליבות מעבד
        • 30,000 מעבדים בודדים
      • מעבד ב -16 פטפלופים
        • 16 חישובי ריבועי השניה
      • 17 פטה-בייט של קיבולת אחסון
        • 17 מיליון גיגה-בייט
      • שוקל 140 טון
    • עבודה משופרת
      • תחזיות מהירות יותר: כל שעה במקום שלוש שעות
      • ניתן להפעיל דגמים מפורטים יותר באזורים רגישים כמו שדות תעופה
      • תחזית אקלים משופרת
  • זה עשוי לעזור להציל את העולם על ידי:
    • מתן אזהרות שיטפון טובות יותר
    • צמצום שיבושי הטיסות
    • מה שמאפשר תכנון טוב יותר לשינויי אקלים
      • למעלה משלושה מיליארד דולר צפויים לחסוך בבריטניה בלבד

מחקר רפואי גנומי

  • בדיקות גנומיות הן חלק חשוב ביותר ברפואה
    • זה משמש לאבחון מחלות
    • בדיקות נשאות יכולות לקבוע את הסבירות להורים להעביר מחלה לילדיהם
    • בדיקות טרום לידתי ויילוד למחלות עתידיות
  • בית החולים לילדים של פיניקס זוכה למחשב-על שתוכנן על ידי חוקר הסרטן ד”ר פטריק בקרוב-שיונג
    • זה רק בית החולים הרביעי שמיישם מערכת מחשב-על
    • הוא ישמש לבדיקה גנומית
      • רופאי בתי החולים מציעים כי מרבית המחלות הכרוניות בילדים קשורות לגנטיקה
    • זה יתמוך במחקר של מחלות כרוניות בילדים
      • בעיות מולדות מולדות
      • סרטן
    • זה צפוי לשפר את יכולות המחקר בבית החולים
      • המחקר מתבצע כרגע מחוץ לאתר, וגורם עד שלושה חודשי המתנה – גם הוא עולה מיליונים
      • מחשב העל באתר צריך:
        • קיצור זמן המתנה ל 7 ימים
        • הפחיתו את עלות הבדיקה
        • שפר את אפשרויות הטיפול
  • זה עשוי לעזור להציל את העולם על ידי:
    • מציאת טיפולים מאוד אינדיבידואליים כדי להתמודד עם הסיכונים של כל אחד ולספק טיפול מונע טוב יותר

ככל שהבעיות החישוביות הסתבכו יותר, מחשבי העל תמיד עלו לאתגר – והפכו לחזקים יותר ויותר. והם יותר ויותר נחוצים כדי לטפל בבעיות בעולם האמיתי העומדים בפנינו ברפואה, בסביבה ועוד.

מקורות: 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

מקורות

  • מהו מחשב-על?
  • מה אתה יכול לעשות עם מחשב-על?
  • מה זה טרפלופ?
  • מה זה petaflop?
  • “לא מופלא בשבילך!” ראיון עם הורסט סימון במעבדה של ברקלי
  • פוג’יטסו לעצב מחשב-על יפני אקסקלסי
  • מעבד – יחידת עיבוד מרכזית
  • GPU – יחידת עיבוד גרפית
  • לינוקס חולשת על מחשבי-על כמעולם
  • פרויקט TOP500
  • מחשב העל Tianhe-2 של סין שומר על המקום הראשון ברשימת מחשבי העל המובילים בעולם
  • טיאנה -2
  • פוג’יטסו לעצב מחשב-על יפני אקסקלסי
  • פרטים המופיעים במערכת Exascale לעתיד יפן
  • חיבורים רב טורואידיים (PDF)
  • יכולות חישוב של מחשבי-על להציל את העולם ממחסור במים!
  • מענה לנושאים סביבתיים
  • פגש את אופיס כדי לבנות מחשב-על של 97 מיליון ליש”ט
  • D-Day: תחזית מזג האוויר החשובה ביותר בהיסטוריה
  • ילדי פיניקס מקבלים מחשב-על לשיפור הבדיקות הגנומיות
Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map