Hogyan alakítják a szuperszámítógépek az emberiség jövőjét?

Közzététel: Támogatása segít fenntartani a webhely működését! Az ezen az oldalon javasolt szolgáltatások némelyikén referenciadíjat keresünk.


A szuperszámítógépek az emberiség jövőjét alakítják

Az emberiség hosszú utat tett meg. A mai világunk tele van technológiával és csodákkal, amelyekről gondoltuk, hogy a tudományos fantasztika birodalma nem olyan régen volt.

Technológiai fejlesztésünk exponenciális. Alig néhány száz évvel ezelőtt kezdtük feltárni az elektromosság lehetőségeit, és ez a háztartásokban a 20. század elejéig nem vált közismerté. Néhány évtizeddel később űrhajósokat küldtünk a Holdra.

Mégis az összes előrelépésünkkel, még mindig vannak olyan súlyos problémák, amelyekkel még nem tudtunk foglalkozni: világéhség, tiszta ivóvíz hiánya mindenki számára, olyan betegségek, mint a rák, valamint a természeti katasztrófák, amelyek életüket veszítik és elpusztítják az ételeket készletek.

Megközelítjük azt a korszakot, ahol a technológia szuperszámítógépek segítségével segítheti ezeket a problémákat.

A szuperszámítógépek rendkívül nagy teljesítményű és hihetetlenül drága számítógépek. Nagy mennyiségű energiát fogyasztanak, óriási helyet foglalnak el, és percenként több ezer gallonnyi vizet igényelnek hőmérsékletük szabályozásához. A szuperszámítógépet általában egyetlen célra fejlesztették ki, és a feladat elvégzéséhez gyakran speciális testreszabott szoftverekre van szükség.

A szuperszámítógépek már régóta működnek. Az első szuperszámítógépet, a CDC 6600-at 1964-ben fejlesztették ki, és a CERN-ben (az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet) végzett kísérletek elemzésére használták. A CDC 6600 volt a világ leggyorsabb számítógépe 1964 és 1969 között.

Azóta a szuperszámítógépeket többek között az időjárás-előrejelzéshez, az éghajlat-kutatáshoz, az olaj- és gázkitermeléshez, a molekuláris modellezéshez, a kriptoanalízishez és más célokra használják..

És a közeljövőben munkára kerülhetnek azok a látszólag megoldhatatlan problémák megoldása érdekében: elősegítik a fenntartható rendszerek kifejlesztését, mint például az ivóvíz kinyerése különböző forrásokból, az időjárás pontosabb előrejelzése, hogy életünket megmenthessük, és optimalizáljuk mezőgazdaságunkat, hogy több élelmet termeljünk. , sőt individualizált gyógykezelések kidolgozása is.

Pontosan mi a szuperszámítógép, hogyan működnek, és hogyan fogják megváltoztatni a jövőnket? Nézze meg az alábbi ábrát.

szuperszámítógépek

Hogyan alakítják a szuperszámítógépek az emberiség jövőjét?

Képzelje el az időjárás előrejelzését olyan pontosan, hogy életmentést tudna menteni a gyors árvizekből, vagy feltérképezheti a DNS-t és apró genetikai különbségeket a gyógyszerek kiigazításához a gyermek életének megmentése érdekében. Ez néhány olyan összetett kérdés, amelyet a tudósok a modern szuperszámítógépek segítségével kezdenek megoldani.

A szuperszámítógép jellemzői

  • Erős
    • A kapacitást a lehető leggyorsabban egyesíti néhány programba
    • Teljesítmény hatalmas számban mérve
      • FLOPS – Lebegőpontos műveletek másodpercenként
      • teraflops
        • Másodpercenként egy billió művelet történik
        • 10-től 12-ig (1012)
          • 1.000.000.000.000
      • petaflop
        • Másodpercenként egy kvadrillió számítást végez
        • 10-től 15-ig (1015)
          • Körülbelül 200 000-szer gyorsabb, mint egy normál személyi számítógép
      • Exascale
        • 1000-szer gyorsabb, mint a petaflopnál
  • Drága
    • Több száz millió dollár
    • Jaguar, a 3. leggyorsabb szuperszámítógép
      • 104 millió dollár a telepítéshez
      • Évente 1 millió dollár a futtatáshoz
      • 10 millió dollár éves költség a technikusok számára
  • Speciális alkalmazásokhoz készült
    • Animációs grafika
    • A matematikai adatok tömeges kiszámítása
    • Nukleáris kutatás
    • A Föld éghajlatának általános cirkulációs modelljei
  • Több tízezer számítási csomópontból áll
    • CPU
      • Központi feldolgozó egységek
      • Agyi erő egy számítógép számára
      • A személyi számítógépek általában egy CPU-val rendelkeznek
    • GPU
      • Grafikai feldolgozó egységek
      • Leggyakrabban a 3D grafikára alkalmazzák
  • Leginkább a Linux szoftver irányítja
    • Nyílt forráskódú operációs rendszer
    • A világ 500 legnépszerűbb szuperszámítógépének 485-et futtatja
  • Vízzel hűtött
    • Csökkenti a forró processzorok energiafogyasztását
    • A hűtőrendszerek gyorsabban működnek

A szuperszámítógép fejlődése

  • CDC 6600 – első szuperszámítógép
    • Megjelent: 1964
    • Sebesség: 3 megaflops
      • 10x gyorsabban, mint bármilyen más számítógépnél
    • Első sikeres szuperszámítógép
      • Építette: Control Data Corporation
        • Seymour Cray tervezte, aki tovább folytatta a Cray Research alapítását
      • Egyetlen CPU
        • 40MHz
      • 8 millió dollárba kerül, 60 millió dollárért eladta
  • Cray 2
    • Megjelent: 1985
    • Sebesség: 1,9 gigaflops
      • Kétszer olyan gyorsan, mint az előző Cray X-MP
    • A világ leggyorsabb számítógépe
      • A leggyorsabb 5 év alatt
      • Volt 8 CPU
      • Olyan gyors volt, mint egy iPad 2 – amely 2011-ben jelent meg
  • Hitachi SR2201
    • Megjelent: 1996
    • Sebesség: 600 gigaflops
    • Az egyik legkorábban tömegesen párhuzamos szuperszámítógép
      • 2048 CPU
  • NEC Earth Simulator
    • Megjelent: 2002
    • Sebesség: 35 teraflop
    • A japán kormány „Earth Simulator Project” számára készült
      • 900 millió dollárba kerül
      • Által kifejlesztett:
        • Japán Űrkutatási Ügynökség
        • Japán Atomenergia Kutatóintézet
        • Japán Tengerészeti Tudományos és Technológiai Központ
      • Épített éghajlati modellek futtatására
  • IBM Blue Gene / L
    • Megjelent: 2007
    • Sebesség: 600 teraflop
    • Az IBM Blue Gene projekt része
      • 1999-ben indult azzal a céllal, hogy tömegesen párhuzamos számítógépet hozzon létre
        • 100 millió dolláros finanszírozás
        • Kezdetben egy 5 éves program
      • A Blue Gene / L több mint 3 éve volt a gyors számítógép a világon
  • IBM Roadrunner
    • Megjelent: 2009
    • 130 millió dollárba kerül
    • Létrehozta az USA-DOE Nemzeti Nukleáris Biztonsági Igazgatóságának
      • Első hibrid szuperszámítógép
        • Használt különböző CPU-k:
          • Kétmagos Opteron
          • PowerXCell 8i
        • A szoftvert kifejezetten ehhez kellett írni
      • Először az egyik petaflop fölé ért

A mai szuperszámítógép-környezet

  • A szuperszámítógépek világa folyamatosan változik
  • A TOP500 felsorolja a legerősebb szuperszámítógépeket
    • A számítógépek az egyenletkészleteknek a TOP500 projekt általi megoldási képessége alapján rangsorolva vannak.
    • A legtöbb szuperszámítógéppel rendelkező országok
      • Egyesült Államok: 233
      • Kína: 76
      • Japán: 30
    • A leggyorsabb szuperszámítógép 2015. június óta
      • Tianhe-2 szuperszámítógép
        • Megjelent: 2013
        • Sebesség: 34 petaflops
          • Szinte kétszer olyan gyorsan, mint a második leggyorsabb számítógép, a Cray Titan
        • A Kínai Guangzhou Nemzeti Védelmi Technológiai Egyetem fejlesztette ki

Hamarosan: A világ legszuper szuperszámítógépe

  • Japán Fujitsu Exascale
  • A FLAGSHIP 2020 elnevezésű projekt
    • A világ legnagyobb szuperszámítógépe
  • A tervek szerint 2021 áprilisáig lesz üzembe helyezhető
  • Jellemzők
    • Többmagos architektúra
      • Általános célú CPU-k
      • Hálózati interfészek CPU-chipekben
      • Többdimenziós torus hálózati topológia
        • Az egységek összekapcsolásának módja, hogy hatékony és gyors számítógépes kapcsolatot hozzon létre az egységek között
    • 1000 petaflops (1 exaflop)
      • Másodpercenként 1 kvintillion számítás (1, majd 18 nulla)
      • 30x gyorsabban, mint a mai legfontosabb szuperszámítógépeknél
  • Hogyan segíthet megmenteni a világot:
    • Földrengés és szökőár előrejelzései
    • Globális éghajlati modellezés
    • Fejlesszen biztonságosabb autókat és jobb akkumulátorokat
    • Jobb kábítószer-kutatás
    • Új nagyteljesítményű anyagok kutatása
    • Csillagászati ​​kutatás továbbfejlesztett galaxis szimulációkkal

Szuperszámítógéppel fejlesztett ivóvíz

  • Globális vízválság
    • A világ vizének 98% -a ivhatatlan sós víz
    • A növekvő népesség szűkíti az édesvízi forrásokat
      • A világ népességének 15% -ának, 1,1 milliárd embernek nincs rendszeres hozzáférése az ivóvízhez
    • A globális felmelegedéshez kapcsolódó éghajlati minták változásai áradásokat és áradásokat okoznak, ezért elmozdítják a vízkészleteket
      • A világ vízigénye 2030-ra becslések szerint 40% -kal magasabb, mint a globális vízellátás
    • Eredmény: egyre több embernek nincs ivóvíz, és ez csak rosszabbá válik
  • A Shinshu Egyetemen dolgozó tudósok egy csoportja jelenleg szűrési szimulációkat készít a japán jelenlegi Fujitsu szuperszámítógép segítségével
    • A víz elválasztó membránok modelljeit futtatják, amelyek nano-szén felhasználásával az ivhatatlan vizet biztonságos ivóvízré alakítják
      • A tengervíz és akár az olajjal szennyezett víz felhasználhatóvá válhat
    • A Fujitsu szuperszámítógép vízkivonó rendszereket elemzi
    • Szimulációkat végeznek – először vizsgálják meg a vizet a molekuláris szintre
    • Vizsgálják a vízáteresztő, de hő- és kémiailag ellenálló membránokat
  • Ez segíthet megmenteni a világot:
    • Fenntartható módszerek fejlesztése a felhasználható víz kinyerésére különböző forrásokból
    • Biztonságos vízellátás az emberek millióinak szerte a világon
      • A szennyezett vízből meghalók számának csökkentése
        • Jelenleg több mint 2 millió

Jobb időjárás-előrejelzés

  • Az időjárás-előrejelzés sokkal fontosabb, mint hogy másnap esernyőre lesz szüksége
    • Rendkívül fontos a mezőgazdaságban a rövid és hosszú távú tervezéshez
    • Életeket ment, mivel figyelmeztet a súlyos időjárásra
    • Még a hadviselésben is használják
      • A D-Day időjárási előrejelzések alapján 24 órát halasztottak
  • Az Egyesült Királyságban a Cray Cray XC40 szuperszámítógépet használ időjárás-előrejelzéshez
    • Az Egyesült Királyság kormánya 150 millió dollárt (97 millió fontot) fektet be
    • Exeterben (Devon, 2015. szeptember)
      • A teljes kapacitást 2017-ben kell elérni
    • 13x gyorsabb, mint az előző előrejelző rendszer
      • 480 000 CPU-mag
        • 30 000 egyedi CPU
      • Feldolgozás 16 petaflop-on
        • Másodpercenként 16 milliárd számítás
      • 17 tárolókapacitás
        • 17 millió gigabájt
      • Súlya 140 tonna
    • Javított munka
      • Gyorsabb előrejelzések: háromórás helyett óránként
      • Részletesebb modellek futtathatók olyan érzékeny területeken, mint a repülőterek
      • Javított éghajlati előrejelzések
  • Ez segíthet megmenteni a világot:
    • Jobb árvíz figyelmeztetések
    • A légi utazási zavarok csökkentése
    • A klímaváltozás jobb tervezésének lehetővé tétele
      • A várhatóan több mint 3 milliárd dollárt takarítanak meg az Egyesült Királyságban

Genomiális orvosi kutatás

  • A genomiális vizsgálat a gyógyászat rendkívül fontos része
    • Betegségek diagnosztizálására használják
    • A hordozóvizsgálatok meghatározzák annak valószínűségét, hogy a szülők átadják-e a betegséget gyermekeiknek
    • Prenatális és újszülött vizsgálatok a jövőbeni betegségek szempontjából
  • A Phoenix Gyermekkórház egy szuperszámítógépet kap, amelyet Dr. Patrick Soon-Shiong rákkutató tervez
    • Ez csak a 4. kórház, amely szuperszámítógép rendszert valósít meg
    • Ezt genomi tesztelésre fogják használni
      • A kórházi orvosok szerint a gyermekek legtöbb krónikus betegsége a genetikához kapcsolódik
    • Támogatja a gyermekek krónikus betegségeivel kapcsolatos kutatásokat
      • Veleszületett szívproblémák
      • Rák
    • Várhatóan javítja a kórház kutatási képességeit
      • A kutatást jelenleg nem helyszínen végzik, akár három hónap várakozást okozva – ez szintén milliókat igényel
      • A helyszíni szuperszámítógépnek:
        • Csökkentse a várakozási időt 7 napra
        • Csökkentse a tesztelés költségeit
        • Javítani kell a kezelési lehetőségeket
  • Ez segíthet megmenteni a világot:
    • Nagyon individualizált kezelések megtalálása az egyes személyek kockázatainak kezelése és a jobb megelőző ellátás biztosítása érdekében

Ahogy a számítási problémák bonyolultabbá váltak, a szuperszámítógépek mindig felmerültek a kihívással – egyre erősebbé váltak. És egyre inkább szükségesek az orvostudományban, a környezetben és még sok másban tapasztalható valós problémák kezeléséhez.

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

források

  • Mi a szuperszámítógép??
  • Mit lehet tenni egy szuperszámítógéppel??
  • Mi a teraflop??
  • Mi a petaflop??
  • “Nincs tehetetlenség az Ön számára!” Interjú a Berkeley Lab Horst Simonjával
  • A Fujitsu tervezi a japán exascale szuperszámítógépet
  • CPU – központi feldolgozó egység
  • GPU – grafikus feldolgozó egység
  • A Linux, mint még soha, uralja a szuperszámítógépeket
  • A TOP500 projekt
  • A kínai Tianhe-2 szuperszámítógép továbbra is a legjobb helyet foglalja el a világ legjobb szuperszámítógépeinek listáján
  • Tianhe-2
  • A Fujitsu tervezi a japán exascale szuperszámítógépet
  • Részletek a Japán jövőbeli Exascale rendszeréről
  • Több-Toroidális összeköttetések (PDF)
  • A szuperszámítógépek számítástechnikai képességei a világ megmentésére a vízhiánytól!
  • Válasz a környezetvédelmi kérdésekre
  • A Met Office 97 millió font szuperszámítógép felépítésére szolgált
  • D-nap: A történelem legfontosabb időjárás-előrejelzése
  • A Phoenix Children szuperszámítógépet kap a genomikai tesztelés javítása érdekében
Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map