Екзаскейл технологията, която променя бъдещето

Миналата година суперкомпютърът Frontier стана първият, който преодоля екзаскейл бариерата за скорост, и това го направи най-мощния компютър в света. Разработен от Hewlett Packard Enterprise (тук НРЕ) и разположен в американската националната лаборатория Oak Ridge (ORNL), Frontier дава възможност на учените да моделират и симулират на екзаскейл ниво, за да решават осем пъти по-сложни проблеми до десет пъти по-бързо от преди. Hewlett Packard Enterprise затвърди лидерската си позиция във високопроизводителните иновации, като три от разработените от компанията суперкомпютъра попаднаха в първата десетка на глобалната класация за най-мощни суперкомпютри Top500. Frontier e начело на списъка, суперкомпютърът LUMI на финландския научен център CSC е на трето място, а суперкомпютърът Perlmutter в National Energy Research Science Computing Center (NERSC) в САЩ е на седмо място. Компанията с гордост може да се похвали и с това, че една от първите екзаскейл системи изобщо в САЩ - HPE-Cray Aurora, заработи през 2021 г. в друга местна национална лаборатория - Argonne, която е част от мрежата изследователски центрове на американското Министерство на енергетиката. Това позволява на учени от цял свят да конструират точни модели в различни научни области - от изменението на климата до алтернативните горива и новите ваксини.

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 разработват по-мащабни, по-добри и по-точни модели.

Постигането на екзаскейл не е самоцелен етап в развитието на технологиите. Това ще помогне за решаването на изчисления, които са 8 пъти по-сложни, с 10 пъти по-висока скорост; ще ускори научните открития, ще даде възможност за нови пробиви и ще съкрати времето за разработването на решения за справяне с някои от най-сложните предизвикателства в света. Например:

• Разработване на лекарства. Значително съкращаване на времето, необходимо за откриване на лекарствени средства за лечение и лечение на болести

Представете си какво биха могли да направят екзаскейл компютрите в лаборатория за клинично тестване на лекарства. 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 входящи данни от повече източници, да създават по-мощни модели и да провеждат по-чести симулации, за да видят какво върши работа. Вместо да чакат седмици за обратна връзка, екипите могат само за няколко часа да определят например дали има смисъл да се работи с потенциален фармацевтичен препарат.

Прилагайки AI и машинно обучение към физично базирани модели, можем да променим из основи начина, по който се разработват и изпитват нови лекарства. Използвайки мощността на екзаскейл суперкомпютрите, пътят от идея до клинично изпитване може да бъде изминат само за една година. По време на ковид пандемията американската национална лаборатория Lawrence Livermore работи със суперкомпютър на Hewlett Packard Enterprise, за да създаде платформа за моделиране, управлявана от изкуствен интелект, с която да намали броя на т.нар. потенциални "кандидат-антитела" от 1040 на само 20. Процесът по подбор на подходящи "кандидат-антитела" е в основата на разработването на лекарствени средства/ваксини за различни заболявания.

Екзаскейл компютрите могат да захранват тези AI модели в голям мащаб, което дава възможност за развитие на научните постижения в областта на лечение на рака, сърдечните заболявания и разработването на нови антибиотици.

• Прогнозиране на екстремни метеорологични явления. Навременното определяне на траекторията на ураганите може да спаси човешки животи

Прогнозите за времето и климата са комбинация от химични, геоложки и физични изчисления - и всички те се извършват върху кълбо, което се върти с около 1600 км/час.

За щастие това е точно типът задачи, за който са създадени суперкомпютрите, с чиято помощ синоптиците вършат много по-добра работа в днешни дни при прогнозиране къде ураганът ще удари сушата - от дистанция 320 км преди 50 години до само 80 км днес.

С изчислителна скорост в екзаскейл бъдещите модели ще могат да определят силата и маршрута на урагана още по-бързо с още по-голяма точност и по-бърз темп, спасявайки животи и ограничавайки икономическите загуби, докато светът се сблъсква с последиците от изменението на климата.

• Борба с недостига на храна. Подпомагане на изхранването на световното население чрез увеличаване на добивите на земеделски култури

С екзаскейл изчисленията ще станем свидетели на нова селскостопанска революция, която използва геномика и биоинформатика едновременно с нови способи за геномно модифициране при създаване на нови сортове култури. С помощта на суперкомпютри и високотехнологични методи в областта на генетиката вече се работи по картографирането на генома на пшеницата, за да бъде създаден по-здрав и разнообразен сорт, който осигурява по-високи добиви и може да се адаптира по-добре към предизвикателствата на околната среда.

• Укрепване на устойчивостта. Намаляване на екологичния отпечатък от необходимите за ежедневието ни ресурси

Можем да използваме технологията екзаскейл, за да разработим батерии от следващо поколение, които са по-безопасни, по-евтини и работят по-дълго. Можем да я използваме за проектиране на по-добри ядрени горива за чиста енергия или за разработване на нови полимери, които се разграждат по естествен начин под въздействието на светлината, за да не замърсяваме океаните с пластмаса. Екзаскейл технологията ще допринесе за значително подобряване на продуктите, които използваме всеки ден, и ще намали въздействието им върху околната среда.

С всяко ново поколение високопроизводителни компютри предизвикателствата пред проектирането стават все по-трудни. Въпреки това екзаскейлът не е последният етап, който компютрите ще постигнат. Импулсът за високопроизводителни изчисления е много силен, а апетитът за приложения, базирани на изкуствен интелект, е още по-голям.

Selectium Bulgaria LTD

1766 София, ул. "Околовръстен път" № 258 тел.: +359 2 426 7183

[email protected]

www.selectium.com