This site uses cookies. While some cookies are required for the site to function, you can enable other non-essential cookies that will personalize and enhance your experience. To learn more, please visit our Privacy Statement.
Само за половин век суперкомпютрите изпълниха някои от най-футуристичните задачи, които можехме да си представим, често надхвърляйки най-креативните сценарии на авторите на научна фантастика. Те помогнаха за симулирането на ядрени тестове, картографирането на човешкия мозък, създаването на по-добри и по-безопасни автомобили, генерирането на спиращи дъха графики за филми и дори обучиха самоуправляващите се коли каква е разликата между кошче за боклук и бебешка количка.
Сега суперкомпютрите навлизат в нова ера. Десетилетие след въвеждането на първата петаскейл система (petascale system), първите компютри с голяма изчислителна мощност на екзаскейл нива (exascale levels), ще бъдат инсталирани в държавни лаборатории.
Екзаскейл компютърът (exascale computer) може да извършва квинтилион (или 10 на осемнайсета степен) операции с плаваща запетая в секунда (флопи). Това са милиард милиарда или 1 000 000 000 000 000 000. Да си представим това число в контекст – нашата галактика, Млечният път, е широка 1 квинтилион километра, а за да премине 1 квинтилион галона вода през Ниагарския водопад, ще са необходими 40 години. Освен това, на екзаскейл суперкомпютъра му е необходима само 1 секунда, за да изчисли онова, което сам човек би изчислил за 24 часа на ден в продължение на над четири години. Видно е, че идеята за екзамащабни изчисления в чисти числа е умопомрачителна.
Прочетете още: Шест начина, по които суперкомпютрите промениха живота ни
Цялата тази процесорна мощност може да се използва в различни индустрии за решаване на настоящи и бъдещи проблеми. Междувременно, сегашните системи – тези, които работят успешно в петаскейл диапазона – вече позволяват на организациите да правят неща, които не са могли само преди десетилетие.
Редуцирането на операциите от два часа на 10 секунди позволява на изследователите да са винаги „тук и сега“ по отношение на научните открития и анализите. |
Въпреки че по традиция ги свързваме с университетите и големите национални лаборатории, суперкомпютрите отдавна се използват в частната индустрия с приложения, простиращи се далеч отвъд базовата наука. В индустрии като нефтодобив, финанси, персонализирано доставяне на съдържание и онлайн реклама са внедрени високопроизводителни изчислителни системи (HPC) за управление на мащабни работни обеми, предоставящи услуги в реално време.
Новото и вълнуващото за екзаскейл ерата е изкуственият интелект. Докато индустриите се стараят да внедрят все повече AI, те обработват огромни количества данни, за да научат системите как да работят. Свързването на HPC с AI позволява на индустриите да обучават по-големи, по-добри и по-точни модели.
Преминаването към екзамащабни изчисления ще позволи на организациите да се впуснат в привидно неограничени търсения на отговори на въпросите какво е, какво ако, какво друго и какво би могло. Например:
Представете си какво биха могли да направят екзамащабните изчисления в лаборатория за тестване на лекарства за болести. Тези машини имат до 1000 пъти повече мощност от първите петаскейл компютри. Те могат да съкратят времето за обработка от седмици на дни и от дни на минути. Те могат да свързват и комбинират входове от повече източници, да създават по-мощни модели и да изпълняват по-чести симулации, за да видят какво върши работа. Вместо да чакат седмици за обратна връзка, екипите могат да определят например дали има смисъл да се работи с потенциалeн фармацевтичен препарат само за няколко часа.
Екип от изследователи от Университета на Алабама в Хънтсвил (UAH), Медицинския университет на Южна Каролина (MUSC) и Университета на Мисисипи в Оксфорд всъщност успяха да направят точно това с COVID-19, използвайки HPC за отговори на широк диапазон на въпроси: Каква е 3D структурата на вируса COVID-19? Какво е новото при SARS-COV-2 спрямо други коронавируси? Може ли вирусът да се лекува с натурални продукти? Какво друго може да се използва за лечение и профилактика на заболяването? И какво може да се направи срещу по-заразен вариант?
Прочетете още: Как суперкомпютрите идентифицират терапевтичните средства за COVID-19?
Джером Бодри от UAH използва суперкомпютъра Cray Sentinel, за да извърши виртуален скрининг на лекарствени препарати срещу протеини на вируса COVID-19, използвайки симулация на молекулярна динамика. Юри Петерсън от MUSC стана съавтор на модел на невронна мрежа, наречен PharML.Bind, чиято цел беше да определи могат ли да бъдат използвани повторно досега изследвани и показали потенциал молекули за борба с COVID-19. MUSC и Hewlett Packard Enterprise подпомогнаха тази разработка с отворен код. Кристофър Рикет, Кристи Машхоф и Шринивас Ранган Сукумар използваха Life Sciences Knowledge Graph, за да сравнят протеините на COVID-19 с повече от 4 милиона известни протеинови секвенции на болестотворни организми. Това доведе до разширяване на екземплярната група, с цел да бъдат увеличени шансовете за намиране на молекула, която може да модулира COVID-19. По време на изследването си те се натъкнаха на необичайно заключение: заболелите с COVID-19, които преди това са били ваксинирани за тетанус, показват по-малко и не толкова тежки симптоми. Откритието беше публикувано в Medical Hypotheses.
Огромното количество наличен материал за COVID-19 формира огромно предизвикателство за изследователите. Има милиони известни протеини за моделиране срещу критичния скок на COVID, над 30 терабайта натрупани медицински данни за обработка, милиони публикации, които биха могли да бъдат ключови за откриването на лечение, и повече от 150 милиарда медицински факти, достъпни за анализ. Това количество информация е непосилно за изследване от човек. А моделирането на протеинови структури и лекарствени взаимодействия с една-единствена целева молекула може да отнеме месеци. Наличието на суперкомпютър, който може да оцени молекулите за секунди позволи на екипа да надпредне бързо със спешния проект.
Екзаскейл изчисленията (exascale computing) ще осигурят на учените революционни възможности, помагайки им да вършат работата си по-бързо. Скоростта обаче е само началото. С възможността учените да генерират модели по-бързо, отколкото преди, екзаскейл може да започне да променя самия начин, по който се прави науката.
Редуцирането на времето за операции от два часа на 10 секунди позволява на изследователите да не изостават от научните открития и анализи. Вместо да си тръгнат и да се върнат часове или дни по-късно, те могат да продължат иновационния процес и да опитват нови неща. Екипите могат да въвеждат нова информация по-бързо, да въвеждат повече източници и да тестват повече сценарии – като същевременно държат под око и следващото парче от пъзела.
Прочетете още: Въпроси и отговори: Рик Стивънс от Националната лаборатория Аргон разказва за „най-големия и най-страшен“ компютър в света.
По-голямата мощност означава повече иновативни решения в различните индустрии. Във финансовите услуги времето е пари. Суперкомпютрите, работещи в екзамащаб, могат да намалят забавянията по мрежата достатъчно, за да осигурят предимство в търговските транзакции. В производството, системите с висока мощност могат да определят дали нов материал за 3D печат ще издържи на ежедневните колебания в температурата и налягането. Отрасълът на корабоплаването може да използва екзаскейл компютри, за да определи маршрутите си въз основа на температурата на водата, посоката на вятъра, политическите фактори и преобладаващите разходи.
С всяко ново поколение високопроизводителни компютри предизвикателствата при дизайна им стават все по-трудни. Въпреки това, екзаскейл не е последният етап, който компютрите ще постигнат. Водещият импулс за високопроизводителни изчисления е силен, а апетитът към приложения, управлявани от AI, е още по-силен.
Source: enterprise.nxt