چگونه ابر رایانه ها شکل می دهند آینده بشریت

افشای: پشتیبانی شما به حفظ سایت کمک می کند! ما برای برخی از خدماتی که در این صفحه توصیه می کنیم هزینه ارجاع دریافت می کنیم.


ابر رایانه ها آینده بشر را شکل می دهند

بشریت مسیری طولانی را طی کرده است. دنیای امروز ما پر از فناوری است و شگفتی هایی که ما فکر می کردیم قلمرو داستانهای علمی نه چندان دور است.

توسعه فن آوری ما نمایی است. درست چند صد سال پیش بود که ما به بررسی امکاناتی در مورد برق پرداختیم و تا اوایل قرن بیستم در خانوارها رایج نبود. فقط چند دهه بعد ، فضانوردان را به ماه فرستادیم.

با وجود این ، حتی با پیشرفت هایی که داشته ایم ، هنوز مسائل جدی داریم که نتوانسته ایم به آنها رسیدگی کنیم: گرسنگی در جهان ، فقدان آب آشامیدنی تمیز برای همه ، بیماری هایی مانند سرطان و بلایای طبیعی که جان خود را از دست می دهند و مواد غذایی را نابود می کنند. تدارکات.

اما ما به دوره ای نزدیک می شویم که فناوری با استفاده از ابر رایانه ها می تواند به حل این مشکلات کمک کند.

ابر رایانه ها کاملاً رایانه ای قدرتمند و فوق العاده گران هستند. آنها از مقادیر زیادی انرژی استفاده می کنند ، فضای زیادی را به خود اختصاص می دهند و برای تنظیم دمای خود هر دقیقه هزاران گالن آب نیاز دارند. یک ابر رایانه معمولاً برای یک هدف واحد توسعه داده می شود و برای انجام کار خود معمولاً به نرم افزار اختصاصی ویژه ای نیاز دارد.

ابر رایانه مدتهاست اولین ابر رایانه ، CDC 6600 ، در سال 1964 ساخته شد و برای تجزیه و تحلیل آزمایش های مختلفی که در CERN (سازمان اروپایی تحقیقات هسته ای) انجام شد ، مورد استفاده قرار گرفت. CDC 6600 سریعترین رایانه در جهان از سال 1964 تا 1969 بود.

از آن زمان ، ابر رایانه ها برای مواردی مانند پیش بینی هوا ، تحقیقات آب و هوا ، اکتشاف نفت و گاز ، مدل سازی مولکولی ، رمزنگاری و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گرفتند..

و در آینده نزدیک ، آنها ممکن است برای غلبه بر آن مشکلات به ظاهر غیرقابل حل کار کنند: کمک به توسعه سیستم های پایدار مانند استخراج آب آشامیدنی از منابع مختلف ، پیش بینی دقیق تر آب و هوا ، بنابراین ما می توانیم جان خود را نجات دهیم و کشاورزی خود را بهینه کنیم تا مواد غذایی بیشتری تولید کنیم. ، و حتی توسعه درمانهای پزشکی شخصی.

ابر رایانه ها دقیقاً چیست ، چگونه کار می کنند و آینده آنها را چگونه تغییر می دهند؟ برای اطلاع از گرافیک زیر کلیک کنید.

ابر رایانه ها

چگونه ابر رایانه ها شکل می دهند آینده بشریت

تصور کنید که هوا را پیش بینی کنید تا دقیقاً بتوانید جان خود را از طغیان های فلاش نجات دهید ، یا نقشه های DNA و تفاوت های ژنتیکی ریز را برای تنظیم داروها برای نجات جان کودک نجات دهید. اینها برخی از مسائل پیچیده ای است که دانشمندان با کمک ابر رایانه های مدرن شروع به رفع آن می کنند.

ویژگی های رایانه های رایانه ای

  • قدرتمند
    • ظرفیت قیف را در اسرع وقت در چند برنامه قرار می دهد
    • قدرت در تعداد زیادی اندازه گیری می شود
      • FLOPS – عملیات نقطه فلوتینگ در هر ثانیه
      • Teraflops
        • هر ثانیه یک تریلیون عملیات
        • قدرت 10 تا دوازدهم (1012)
          • 1،000،000،000،000
      • Petaflops
        • هر ثانیه یک چهارم محاسبه می شود
        • قدرت 10 تا 15 (1015)
          • حدود 200000 بار سریعتر از رایانه شخصی استاندارد
      • عجیب و غریب
        • 1000 بار سریعتر از یک petaflop
  • گران
    • صدها میلیون دلار
    • Jaguar ، سریعترین ابر رایانه 3
      • 104 میلیون دلار برای نصب
      • سالانه 1 میلیون دلار برای اجرای آن
      • هزینه سالانه 10 میلیون دلار برای تکنسین ها
  • ساخته شده برای برنامه های خاص
    • گرافیک های متحرک
    • محاسبات گسترده از داده های ریاضی
    • تحقیقات هسته ای
    • مدل های گردش کلی آب و هوا زمین
  • از ده ها هزار گره محاسباتی ساخته شده است
    • CPU ها
      • واحدهای پردازش مرکزی
      • قدرت مغز برای رایانه
      • رایانه های شخصی به طور کلی یک CPU دارند
    • GPU
      • واحدهای پردازش گرافیک
      • اغلب در مورد گرافیک های سه بعدی اعمال می شود
  • بیشتر آنها توسط نرم افزار لینوکس کنترل می شوند
    • سیستم عامل منبع باز
    • 485 از 500 ابر رایانه برتر جهان را اجرا می کند
  • آب خنک شد
    • مصرف انرژی را از CPU های گرم کاهش می دهد
    • سیستم های کولر سریعتر کار می کنند

تکامل ابر رایانه

  • CDC 6600 – اولین ابر رایانه
    • انتشار: 1964
    • سرعت: 3 مگافلوپ
      • 10 برابر سریعتر از هر رایانه دیگر در آن زمان
    • اولین ابر رایانه موفق
      • ساخته شده توسط شرکت کنترل داده
        • طراحی شده توسط سیمور کری ، که می خواهد تحقیقات Cray را پیدا کند
      • یک CPU واحد
        • 40 مگاهرتز
      • 8 میلیون دلار هزینه ، 60 میلیون دلار فروخته شده است
  • کرای 2
    • منتشر شده: 1985
    • سرعت: 1.9 گیگافلوپ
      • دو برابر سریعتر از Cray X-MP قبلی
    • سریعترین رایانه در جهان
      • بیش از 5 سال سریعترین زمان باقی مانده است
      • دارای 8 CPU بود
      • به سرعت یک iPad 2 بود – در سال 2011 منتشر شد
  • Hitachi SR2201
    • منتشر شده: 1996
    • سرعت: 600 گیگافلوپ
    • یکی از اولین ابر رایانه های عظیم موازی
      • پردازنده های 2048
  • شبیه ساز زمین NEC
    • منتشر شده: 2002
    • سرعت: 35 ترaflops
    • ایجاد شده برای “پروژه شبیه ساز زمین” دولت ژاپن
      • هزینه 900 میلیون دلار
      • توسعه یافته توسط:
        • آژانس اکتشاف هوافضا ژاپن
        • پژوهشگاه انرژی هسته ای ژاپن
        • مرکز علوم و فنون دریایی ژاپن
      • ساخته شده برای اجرای مدل های آب و هوایی
  • IBM Blue Gene / L
    • منتشر شده: 2007
    • سرعت: 600 teraflops
    • بخشی از پروژه Blue Gene IBM
      • در سال 1999 با هدف ایجاد یک کامپیوتر کاملاً موازی شروع به کار کرد
        • بودجه 100 میلیون دلاری
        • در ابتدا یک برنامه 5 ساله
      • Blue Gene / L بیش از 3 سال رایانه ای سریع در جهان بود
  • IBM Roadrunner
    • منتشر شده: 2009
    • هزینه 130 میلیون دلار
    • ایجاد شده برای سازمان امنیت ملی هسته ای ایالات متحده-DOE
      • اولین ابر رایانه هیبریدی
        • CPU های مختلف استفاده شده:
          • Opteron دو هسته ای
          • PowerXCell 8i
        • نرم افزار مخصوصاً برای آن نوشته می شد
      • ابتدا برای رسیدن به یک petaflop

محیط فوق رایانه امروز

  • دنیای ابر رایانه ها دائما در حال تغییر است
  • TOP500 لیستی از قدرتمندترین ابر رایانه ها را ارائه می دهد
    • رایانه ها با توانایی حل مجموعه معادلات توسط پروژه TOP500 رتبه بندی شده اند.
    • کشورهایی که دارای رایانه های رایانه ای هستند
      • ایالات متحده: 233
      • چین: 76
      • ژاپن: 30
    • سریعترین ابر رایانه از ژوئن 2015
      • ابر رایانه Tianhe-2
        • منتشر شده: 2013
        • سرعت: 34 پتافلوپ
          • تقریباً دو برابر سریعترین کامپیوتر سریع ، Cray Titan
        • توسط دانشگاه ملی فناوری دفاعی در گوانگژو چین ساخته شده است

به زودی: ابر رایانه برتر جهان

  • ژاپنی فوجیتسو Exascale
  • پروژه ای به نام FLAGSHIP 2020
    • به معنای برترین ابر رایانه در جهان است
  • برنامه ریزی شده است که تا آوریل 2021 عملیاتی شود
  • مشخصات
    • معماری چند هسته ای
      • CPU های عمومی
      • رابط های شبکه در تراشه های CPU
      • توپولوژی شبکه torus چند بعدی
        • راهی برای اتصال واحدها برای ایجاد پیوند محاسباتی قدرتمند و سریع بین واحدها
    • 1000 petaflops (1 exaflop)
      • 1 ثانیه محاسبه هر ثانیه (1 به دنبال 18 صفر)
      • 30 برابر سریع تر از ابر رایانه های برتر امروز
  • چگونه می تواند به نجات جهان کمک کند:
    • پیش بینی زلزله و سونامی
    • مدل سازی جهانی آب و هوا
    • توسعه اتومبیل های ایمن تر و باتری های بهتر
    • تحقیقات بهتر در مورد داروها
    • تحقیق در مورد مواد جدید با کارایی بالا
    • تحقیقات نجومی با شبیه سازی های کهکشان پیشرفته

آب قابل شرب ابر رایانه ای توسعه یافته

  • بحران جهانی آب
    • 98٪ از آب جهان آب نمك غير قابل تصور است
    • جمعیت رو به رشد منابع آب شیرین را متلاشی می کند
      • 15٪ از جمعیت جهان ، یعنی 1.1 میلیارد نفر ، دسترسی منظم به آب آشامیدنی ندارند
    • تغییرات در الگوهای آب و هوایی مرتبط با گرم شدن کره زمین باعث ایجاد پیش نویس ها و سیل ها می شود ، بنابراین منابع آب را جابجا می کند
      • تقاضا برای آب جهان 40 درصد بیشتر از میزان عرضه جهانی تا سال 2030 است
    • نتیجه: بیشتر و بیشتر مردم آب آشامیدنی ندارند و فقط بدتر می شوند
  • تیمی از دانشمندان دانشگاه شینشو در حال حاضر با استفاده از ابر رایانه فعلی فوجیتسو ژاپن شبیه سازی های تصفیه را تولید می کنند
    • آنها در حال اجرای مدل هایی از غشاهای جداسازی آب با استفاده از نانو کربن برای تبدیل آب غیر قابل تصفیه به آب آشامیدنی سالم هستند
      • آب دریا و حتی آب آلوده به روغن می تواند قابل استفاده شود
    • ابر رایانه فوجیتسو سیستم های استخراج آب را تجزیه و تحلیل می کند
    • آنها در حال انجام شبیه سازی هستند – برای اولین بار آب را تا سطح مولکولی بررسی می کند
    • آنها در حال تحقیق بر روی غشایی هستند که قابل نفوذ به آب هستند اما از نظر گرما و مقاوم در برابر مواد شیمیایی هستند
  • این ممکن است به نجات جهان توسط:
    • تدوین روشهای پایدار برای استخراج آب قابل استفاده از منابع مختلف
    • تأمین آب ایمن برای میلیون ها انسان در سراسر جهان
      • کاهش تعداد کودکانی که در اثر آب آلوده جان خود را از دست می دهند
        • در حال حاضر بیش از 2 میلیون

پیش بینی هوا بهتر است

  • پیش بینی هوا بسیار مهمتر از این است که شما روز دیگر به چتر احتیاج داشته باشید یا خیر
    • برای برنامه ریزی کوتاه مدت و بلند مدت در کشاورزی بسیار مهم است
    • با هشدار نسبت به هوای شدید جان خود را نجات می دهد
    • این حتی در جنگ استفاده می شود
      • D-Day بر اساس پیش بینی وضعیت هوا 24 ساعت به تعویق افتاد
  • U.K. Met Office از یک ابر رایانه Cray XC40 برای پیش بینی وضعیت هوا استفاده می کند
    • دولت انگلستان با سرمایه گذاری 150 میلیون دلار (97 میلیون پوند)
    • در Exeter ، Devon ، سپتامبر 2015 اجرا می شود
      • ظرفیت کامل قابل دستیابی در سال 2017 است
    • 13 برابر سریعتر از سیستم پیش بینی قبلی
      • 480،000 هسته پردازنده
        • 30،000 پردازنده شخصی
      • پردازش در 16 petaflops
        • 16 محاسبه چهار چهارم در ثانیه
      • 17 پتای ظرفیت ذخیره سازی
        • 17 میلیون گیگ
      • وزن آن 140 تن است
    • کار بهبود یافته
      • پیش بینی سریعتر: هر ساعت به جای هر سه ساعت
      • مدل های دقیق تر را می توان برای مناطق حساس مانند فرودگاه ها اجرا کرد
      • پیش بینی آب و هوا بهبود یافته است
  • این ممکن است به نجات جهان توسط:
    • هشدارهای سیل بهتر
    • کاهش اختلالات سفر هوایی
    • اجازه برای برنامه ریزی بهتر تغییرات آب و هوا
      • پیش بینی می شود بیش از 3 میلیارد دلار صرفاً در ایالات متحده آمریکا پس انداز شود

تحقیقات پزشکی ژنومی

  • آزمایش ژنومی یک بخش بسیار مهم پزشکی است
    • برای تشخیص بیماری ها استفاده می شود
    • آزمایشات حامل می تواند احتمال انتقال والدین از بیماری به فرزندانشان را تعیین کند
    • آزمایش قبل از تولد و نوزادان برای بیماریهای آینده
  • بیمارستان کودکان ققنوس در حال بدست آوردن ابر رایانه ای است که توسط دکتر پاتریک سون شونگ محقق سرطان طراحی شده است
    • این تنها چهارمین بیمارستان است که می تواند سیستم ابر رایانه ای را پیاده سازی کند
    • از آن برای آزمایش ژنومی استفاده خواهد شد
      • پزشکان بیمارستان می گویند بیشتر بیماری های مزمن در کودکان با ژنتیک مرتبط است
    • این تحقیق در مورد بیماریهای مزمن در کودکان را پشتیبانی می کند
      • مشکلات قلبی مادرزادی
      • سرطان
    • پیش بینی می شود قابلیت های تحقیقاتی در بیمارستان بهبود یابد
      • در حال حاضر تحقیقات به صورت غیرمترقبه انجام می شود ، و انتظار می رود تا سه ماه انتظار هم داشته باشد – همچنین هزینه میلیون ها دلار
      • ابر رایانه در سایت باید:
        • زمان انتظار را به 7 روز کاهش دهید
        • هزینه آزمایش را کاهش دهید
        • گزینه های درمانی را بهبود بخشید
  • این ممکن است به نجات جهان توسط:
    • یافتن روشهای درمانی بسیار فردی برای رفع خطرات هر فرد و ارائه مراقبت های پیشگیرانه بهتر

از آنجا که مشکلات محاسباتی پیچیده تر شده است ، ابر رایانه ها همواره به این چالش روی آورده اند – قدرتمندتر شدن. و آنها برای حل مشکلات دنیای واقعی که در پزشکی ، محیط زیست و موارد دیگر با آنها روبرو هستیم بیشتر و بیشتر لازم است.

منابع: 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

منابع

  • ابر رایانه چیست?
  • با ابر رایانه چه کاری می توانید انجام دهید?
  • teraflop چیست?
  • petaflop چیست?
  • “هیچ عجیب و غریب برای شما نیست!” مصاحبه با Horst Simon از آزمایشگاه برکلی
  • فوجیتسو برای طراحی ابر رایانه ژاپنی عجیب و غریب
  • CPU – واحد پردازش مرکزی
  • GPU – واحد پردازش گرافیک
  • لینوکس مانند گذشته بر ابر رایانه ها مسلط است
  • پروژه TOP500
  • رایانه های رایانه ای Tianhe-2 چین همچنان در لیست برترین ابر رایانه های جهان جایگاه برتر را حفظ می کند
  • Tianhe-2
  • فوجیتسو برای طراحی ابر رایانه ژاپنی عجیب و غریب
  • جزئیات موجود در سیستم Exascale در آینده ژاپن
  • اتصالات چند توریدی (PDF)
  • توانایی های محاسباتی ابر رایانه ها برای نجات جهان از کمبود آب!
  • در حال پاسخگویی به مسائل زیست محیطی
  • برای ساخت ابر رایانه 97 میلیون پوندی با Office ملاقات کرد
  • D-Day: مهمترین پیش بینی آب و هوا در تاریخ است
  • بچه های ققنوس در حال گرفتن رایانه رایانه برای بهبود آزمایش ژنومی هستند
Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me