Η τεχνολογία κινείται απίστευτα γρήγορα. Μπορεί να αγοράζετε τυπικά tablet ή έναν βασικό φορητό υπολογιστή για μια σχολική περιφέρεια σήμερα. Ωστόσο, η πραγματική μαγεία του μέλλοντος συμβαίνει πολύ μακριά σε τεράστια κέντρα δεδομένων. Γιγαντιαίες μηχανές επεξεργάζονται βουνά πληροφοριών για να κάνουν τα καθημερινά ηλεκτρονικά μας πιο έξυπνα και πιο γρήγορα. Αυτή η ανάρτηση εξηγεί πώς η τεράστια υπολογιστική ισχύς και η τεχνητή νοημοσύνη διαμορφώνουν τα gadget στα οποία βασιζόμαστε όλοι. Διαβάστε παρακάτω για να δείτε πώς σχεδιάζεται το αυριανό υλικό καταναλωτών από τα πιο προηγμένα συστήματα του σήμερα.

Τι ακριβώς είναι ένας υπερυπολογιστής και πώς υπολογίζει;

A υπερυπολογιστής είναι ουσιαστικά ένα υψηλά ισχυρός υπολογιστής. Είναι συγκεκριμένα σχεδιασμένο να τρέχει τεράστιες εργασίες. Μπορεί εύκολα επίλυση σύνθετων προβλημάτων που ένα κανονικό μηχάνημα απλά δεν μπορεί να το χειριστεί. Όταν οι μηχανικοί μετρούν το απόδοση ενός υπερυπολογιστή, δεν βλέπουν τις τυπικές ταχύτητες ρολογιού όπως θα κάνατε σε έναν οικιακό υπολογιστή. Αντίθετα, η ταχύτητά του είναι μετρούμενη σε πράξεις κινητής υποδιαστολής ανά δεύτερο. Αυτό το ονομάζουμε συνήθως α flop.

Για να φτάσω σε αυτό το απίστευτο επίπεδο απόδοσης, ένα single ο υπερυπολογιστής μπορεί να περιέχει δεκάδες χιλιάδες επεξεργαστές. Αυτά τα μικρά μέρη συνεργάζονται πολύ στενά μεταξύ τους για να λειτουργήσουν ως ένας τεράστιος εγκέφαλος. Ογκώδης κατασκευάζονται υπερυπολογιστές από μικρότερα φυσικά κομμάτια που είναι ομαδοποιούνται σε υπολογιστικούς κόμβους. Αυτά υπολογιστικούς κόμβους αντιμετωπίστε τα μικροσκοπικά κομμάτια ενός τεράστιου παζλ ταυτόχρονα. Επεξεργάζονται τρισεκατομμύρια υπολογισμοί ανά δευτερόλεπτο με ιλιγγιώδη ρυθμό.

Αυτό το τεράστιο υπολογισμός η δύναμη είναι απολύτως ζωτικής σημασίας για το σύγχρονο AI. Είτε προβλέπετε τάσεις αγορών είτε εκπαιδεύετε έξυπνους φωνητικούς βοηθούς, AI χρειάζεται τεράστιους πόρους. Οι υπερυπολογιστές είναι επίσης χρησιμοποιείται για τη δοκιμή σχεδίων λογισμικού και υλικού που τελικά προσγειώνονται σε καταναλωτικές συσκευές. Κάθε νέο tablet ή smartphone επωφελείται από τη βαριά ανύψωση που γίνεται από α υπερυπολογιστής πολύ πριν το προϊόν βγει στα ράφια.

Πώς ξεκίνησε ο υπερυπολογιστής στην ιστορία των υπολογιστών;

Η ιστορία του υπερυπολογιστές ξεκίνησε πριν από πολλές δεκαετίες. Το πρώτος υπερυπολογιστής γεννήθηκε όταν οι πρώτοι επιστήμονες και οι στρατιωτικοί μηχανικοί ήθελαν περισσότερη ταχύτητα. Σέιμουρ Κρέι ήταν μια θρυλική φιγούρα σε αυτή την πρώιμη εποχή. Σχεδίασε το διάσημο CDC 6600 ενώ εργάζεσαι στο Control Data Corporation. Πολλοί ιστορικοί αποκαλούν το CDC 6600 η αληθινή αφετηρία του σύγχρονου τεχνολογία υπολογιστών.

Πριν φτάσει αυτό το μηχάνημα, άλλα έργα όπως το IBM 7030 υπήρχε. Συγκεκριμένα, το IBM 7030 Stretch προσπάθησε να ξεπεράσει τα όρια του τι μπορούσε να κάνει μια μηχανή. Ωστόσο, Σέιμουρ Κρέι χρησιμοποίησε έξυπνα σχέδια ψύξης και πυκνή καλωδίωση για να κάνει τη μηχανή του πολύ πιο γρήγορη. Νωρίς χρήση υπερυπολογιστών μοναδικά σχέδια καλωδίωσης για μείωση των καθυστερήσεων σήματος μεταξύ των εξαρτημάτων. Ήταν πολύ διαφορετικά από οτιδήποτε άλλο κατασκευάστηκε εκείνη την εποχή.

Εκείνες τις πρώτες μέρες, η ταχύτητα μιας μηχανής μερικές φορές απλώς βαθμολογήθηκε σε εκατομμύρια οδηγίες ανά δευτερόλεπτο. Αυτό φαίνεται απίστευτα αργό σήμερα! Τώρα, μοντέρνο AI τα μοντέλα απαιτούν πολύ περισσότερα από αυτό. Αλλά εκείνες οι πρώτες μέρες έθεσαν το σκηνικό. Απέδειξαν ότι οι άνθρωποι μπορούσαν να κατασκευάσουν τεράστιες μηχανές για να χειριστούν τρελά μαθηματικά.

Γιατί οι κανονικοί υπολογιστές διαφέρουν από έναν υπολογιστή υψηλής απόδοσης;

Σκεφτείτε τη συσκευή που κάθεται στο γραφείο σας αυτή τη στιγμή. Μια τυπική επιφάνεια εργασίας ή μια επιχείρηση Φορητός υπολογιστής 16 ιντσών DS160N95 είναι εξαιρετικό για καθημερινή εργασία. Κανονικοί υπολογιστές συνήθως έχουν ένα ενιαίο κεντρικό επεξεργαστή. Μπορεί να έχουν μια χούφτα Πυρήνες CPU. Αλλά α υπολογιστής υψηλής απόδοσης είναι ένα τελείως διαφορετικό θηρίο.

Ένα βασικό σύστημα υπολογιστή χειρίζεται τις εργασίες ενός ατόμου τη φορά. Μπορεί να χρησιμοποιεί ένα πρότυπο λειτουργικό σύστημα όπως τα Windows ή το Android. Αντίθετα, μαζικές μηχανές έρευνας περιέχει δεκάδες χιλιάδες των μερών. Έχουν δεκάδες χιλιάδες κόμβοι δουλεύοντας ταυτόχρονα. Όταν πληκτρολογείτε a φορητό υπολογιστή, σου φαίνεται πολύ γρήγορο. Αλλά δεν μπορεί να τρέξει ένα παγκόσμιο AI προσομοίωση ή μοντελοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος.

Η καθημερινότητά σου προσωπικούς υπολογιστές είναι κατασκευασμένα για χαμηλό κόστος, φορητότητα και χαμηλή θερμότητα. Μια γιγάντια εγκατάσταση πρέπει να διαχειριστεί προσεκτικά την ακραία κατανάλωση ρεύματος. Ένα πρότυπο φορητό υπολογιστή πίνει αργά την ισχύ της μπαταρίας. Μια τεράστια εγκατάσταση δεδομένων χρησιμοποιεί αρκετή ισχύ για να φωτίσει μια μικρή πόλη!

• Φορητός υπολογιστής: 1 CPU, 8-16 GB RAM, λειτουργεί με μπαταρία, κατασκευασμένο για 1 χρήστη.
• Υπερυπολογιστής: Εκατομμύρια πυρήνες, petabyte μνήμης RAM, χρειάζονται μια μονάδα παραγωγής ενέργειας, κατασκευασμένη για τεράστια σύνολα δεδομένων.

Πώς η παράλληλη επεξεργασία βελτιστοποιεί ένα σύμπλεγμα υπολογιστών;

Για να κάνουν τις μηχανές πιο γρήγορες, οι μηχανικοί συνδέουν χιλιάδες από αυτές μεταξύ τους. Αυτό δημιουργεί ένα γιγάντιο δίκτυο που ονομάζεται α συστάδα. Μέσα α συστάδα, τα μέρη πρέπει να μιλάνε γρήγορα. Χρησιμοποιούν ένα ειδικό, υψηλής ταχύτητας διασύνδεση καλωδιακό σύστημα. Αυτό βοηθά να βελτιστοποίηση τη ροή δεδομένων μεταξύ όλων των τμημάτων.

Μηχανικοί χρήση παράλληλης επεξεργασίας για να διαιρέσετε τον φόρτο εργασίας. Βασικά, ο υπερυπολογιστής είναι μια μορφή του παράλληλη επεξεργασία. Σπάει μια τεράστια δουλειά σε μικροσκοπικά κομμάτια. Τότε, εκατοντάδες ή χιλιάδες των τσιπ λύνουν αυτά τα κομμάτια την ίδια ακριβώς στιγμή. Αυτή η απλή ιδέα του παραλληλισμός είναι αυτό που κάνει τη μαγεία να συμβεί. Σκεφτείτε το σαν να μαγειρεύετε ένα τεράστιο γεύμα: ένας σεφ χρειάζεται πολύ χρόνο, αλλά εκατό σεφ που συνεργάζονται τελειώνουν μέσα σε λίγα λεπτά.

Η λέξη ο υπερυπολογιστής χρησιμοποιείται μερικές φορές συνώνυμα με HPC (υπολογισμός υψηλής απόδοσης). Για να διαχειριστεί ένα βαρύ φόρτο εργασίας, το λογισμικό ελέγχου πρέπει να είναι πολύ έξυπνο. Σήμερα, AI Τα προγράμματα έχουν κατασκευαστεί για να απλώνονται τέλεια σε ένα συστάδα. Αυτή η τεχνική ονομάζεται μαζικά παράλληλη επεξεργασία. Δίνει σε όλο το σύστημα απίστευτο διακίνησης και αποτελεσματικότητα.

Πώς η τεχνητή νοημοσύνη θα ωθήσει τα όρια της υπολογιστικής ισχύος;

Σήμερα, AI είναι ο μεγαλύτερος μοχλός της βιομηχανίας τεχνολογίας. Εκπαίδευση ενός νέου AI απαιτεί τεράστια ποσότητα υπολογισμού. Υπάρχουν συγκεκριμένα προβλήματα που απαιτούν ακραία μαθηματικά για επίλυση. Το χρησιμοποιήθηκαν πολύπλοκοι και μεγάλοι υπολογισμοί από τα νευρωνικά δίκτυα είναι συγκλονιστικές. Στην πραγματικότητα, το μεγάλους υπολογισμούς που χρησιμοποιούνται από υπερυπολογιστές σήμερα είναι σχεδόν ως επί το πλείστον για AI έρευνα.

Για να χειριστεί αυτό το βαρύ υπολογιστική φορτίο, οι τυπικές μάρκες απλώς δεν είναι αρκετές. Βασιζόμαστε σε μεγάλο βαθμό μονάδες επεξεργασίας γραφικών ή GPU. Α γραφικό Το τσιπ είναι απολύτως τέλειο για AI. Κάνει πολλά απλά μαθηματικά προβλήματα ταυτόχρονα. Εταιρείες όπως Intel και η Nvidia κατασκευάζει συγκεκριμένα εξαρτήματα μόνο για αυτόν τον λόγο.

Αυτά AI οι εργασίες βελτιώνουν τα gadget που αγοράζετε καθημερινά. Για παράδειγμα, η έξυπνη κάμερα διαθέτει χαρακτηριστικά στο δικό μαςTablet 10,1 ιντσών X12 Pro βασίζονται σε AI μοντέλα που αρχικά είχαν εκπαιδευτεί σε τεράστιες μηχανές. Το απίστευτο επεξεργαστική ισχύ μιας τεράστιας εγκατάστασης κάνει τελικά το μικρό σας tablet πιο έξυπνο και πιο χρήσιμο.

Cloud Computing εναντίον τοπικού HPC: Ποιο κερδίζει για τεχνητή νοημοσύνη μεγάλης κλίμακας;

Δεν έχουν όλοι τα χρήματα για να αγοράσουν μια τεράστια εγκατάσταση διακομιστή. Αυτό ακριβώς είναι που cloud computing μπαίνει μέσα. Cloud computing επιτρέπει στις εταιρείες να νοικιάζουν ενέργεια μέσω Διαδικτύου. Παίρνετε υπολογιστές υψηλής απόδοσης χωρίς να χρειάζεται να φτιάξετε ένα γιγάντιο, θορυβώδες δωμάτιο γεμάτο διακομιστές.

Για μεγάλης κλίμακας AI έργα, το σύννεφο είναι εκπληκτικό. Μπορείτε να νοικιάσετε ένα μικρό κομμάτι του ο ταχύτερος υπερυπολογιστής στον κόσμο για λίγες μόνο ώρες. Το υπολογιστές υψηλής απόδοσης κόσμος έχει ασπαστεί πλήρως αυτή την ιδέα. Κάνει HPC προσβάσιμο σε μικρότερες μάρκες και σχολεία.

Ωστόσο, η κατοχή τοπικού υλικού εξακολουθεί να έχει σημασία για ορισμένους. Ορισμένα δεδομένα υψηλής ασφάλειας δεν μπορούν να μεταβούν στο δημόσιο cloud. Έτσι, οι εταιρείες φτιάχνουν το δικό τους μίνι HPC δωμάτια. Είτε το νοικιάζετε online είτε το αγοράζετε, χρειάζεστε τεράστια υπολογισμός πόρους για να παραμείνετε ανταγωνιστικοί στο σημερινό AI φυλή.

"Το cloud εκδημοκρατοποίησε την πρόσβαση σε ακραία υπολογιστική ισχύ. Τώρα, κάθε startup μπορεί να εκπαιδεύσει ένα μοντέλο AI."

Πώς αλλάζει η πρόβλεψη καιρού χάρη στους υπερυπολογιστές;

Μια κλασική περίπτωση χρήσης για ογκώδεις μηχανές είναι πρόγνωση καιρού. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν υπερυπολογιστές για την πρόβλεψη ισχυρών καταιγίδων και κλιματικών αλλαγών. Πρακτορεία όπως το Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας βασιστείτε σε μεγάλο βαθμό σε αυτά. Προσλαμβάνουν δισεκατομμύρια σημεία δεδομένων από δορυφόρους κάθε μέρα.

Χρησιμοποιούν αυτόν τον ωκεανό δεδομένων με ακρίβεια προσομοίωση την ατμόσφαιρα. Κάνοντας αυτό, μπορούν να προβλέψουν ακραία καιρικά φαινόμενα μέρες πριν συμβούν. Παρέχουν σε πραγματικό χρόνο προειδοποιήσεις που σώζουν ζωές και περιουσίες. Αυτό απαιτεί να κάνουμε σύνθετα μαθηματικά εκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο.

Το υπολογιστική τα μοντέλα για τον καιρό είναι αρκετά παρόμοια με AI μοντέλα. Και οι δύο χρειάζονται τεράστιες ποσότητες δεδομένων για να μάθουν. Ένα single υπολογισμός μπορεί να μην πάρει πολύ χρόνο για ένα κανονικό υπολογιστή. Αλλά το να κάνεις δισεκατομμύρια από αυτά ταυτόχρονα απαιτεί σοβαρή, αφοσιωμένη δύναμη.

Ποιος είναι ο ρόλος των υπερυπολογιστών ειδικού σκοπού στην τεχνητή νοημοσύνη;

Μερικές φορές, ένα γενικό μηχάνημα απλά δεν είναι το καλύτερο εργαλείο για τη δουλειά. Αυτό είναι όταν υπερυπολογιστές ειδικού σκοπού λάμψη. Κατασκευάζονται από την αρχή για μια συγκεκριμένη εργασία. Είναι σχεδιασμένο να τρέχει ένας ακριβής τύπος υπολογισμός τέλεια, χωρίς να σπαταλάς ενέργεια σε οτιδήποτε άλλο.

Για παράδειγμα, οι ερευνητές κατασκευάζουν μηχανές μόνο για να μελετήσουν κβαντική μηχανική. Η φυσική αρχιτεκτονική είναι συντονισμένος αποκλειστικά για αυτήν την ακριβή επιστήμη. Στο AI κόσμο, οι εταιρείες κατασκευάζουν προσαρμοσμένα τσιπ μόνο για νευρωνικά δίκτυα. Αυτά δεν είναι κανονικούς υπολογιστές που εκτελούν πρόγραμμα περιήγησης ή επεξεργαστή κειμένου.

Επειδή εστιάζουν αποκλειστικά σε ένα πράγμα, είναι απίστευτα αποτελεσματικά. Μπορούν εύκολα να είναι 10 φορές πιο γρήγορα σε αυτή τη δουλειά από ένα γενικό μηχάνημα. Δεν σπαταλούν ενέργεια σε καθημερινή βάση λειτουργικό σύστημα. Απλώς τσακίζουν τους αριθμούς που φτιάχτηκαν για να τσακίζουν. Αυτό υψηλή απόδοση επιτρέπει καινοτομίες σε AI κάτι που ήταν αδύνατο πριν από μια δεκαετία.

Θα χωρέσει ένας υπερυπολογιστής μια μέρα σε ένα φορητό υπολογιστή;

Η τεχνολογία πάντα συρρικνώνεται με την πάροδο του χρόνου. Το πολύ ο ταχύτερος υπερυπολογιστής από πριν από είκοσι χρόνια μόλις και μετά βίας είχε τη δύναμη ενός σύγχρονου smartphone. Έτσι, οι σημερινοί γίγαντες θα χωρέσουν τελικά σε ένα μικρό φορητό υπολογιστή? Η απάντηση είναι και ναι και όχι.

Σύγχρονοι υπερυπολογιστές είναι σωματικά ογκώδεις. Για παράδειγμα, ορισμένα μηχανήματα φτάνουν σε ένα εκπληκτικό σημείο ταχύτητα 442 πετάφλοπς. (Α πεταφλοπς είναι ένα τετράστιχο πράξεις κινητής υποδιαστολής ανά δευτερόλεπτο). Απλώς δεν θα χωρέσετε τόση θερμότητα και ενέργεια σε ένα φορητό υπολογιστή σύντομα! Μια συσκευή σαν τη δική μας Ανθεκτικός φορητός υπολογιστής 14,1 ιντσών DS141 είναι εξαιρετικά σκληρό, αλλά δεν μπορεί να αντέξει τα μεγαβάτ κατανάλωση ρεύματος χρειάζεται για αυτό.

Ωστόσο, το επεξεργαστή μέσα στο σπίτι σας υπολογιστή θα συνεχίσει να βελτιώνεται. Ένα single πυρήνα σήμερα είναι πολλά φορές πιο γρήγορα από τους παλιούς κεντρικούς υπολογιστές. Τώρα έχουμε εξαρτήματα από Intel που ανταγωνίζονται ολόκληρα δωμάτια διακομιστών από τη δεκαετία του 1990. Το μέλλον σου φορητό υπολογιστή θα χειριστεί τοπικά AI εργασίες με απίστευτη ευκολία.

Πώς μοιάζει το πεδίο της Υπολογιστικής AI αύριο;

Το συναρπαστικό τομέα των υπολογιστικών η επιστήμη συνδυάζεται πλήρως με AI. Βλέπουμε γιγάντια συστήματα να λειτουργούν σε μέρη όπως Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος και Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge. Ξεπερνούν συνεχώς τα απόλυτα όρια του τι α υπολογιστή μπορεί να κάνει.

Οι μελλοντικές μηχανές θα συνδυάζουν απρόσκοπτα το κανονικό κεντρικές μονάδες επεξεργασίας με ολοκαίνουργια τεχνολογία. Θα δούμε πιο εξειδικευμένα διανυσματικοί υπολογιστές που χρησιμοποιείται. Α διάνυσμα Το τσιπ είναι εξαιρετικό για συγκεκριμένους τύπους μαθηματικών που AI αγάπες. Θα χρησιμοποιήσουν μαζικά παράλληλη επεξεργασία να εκπαιδεύσουν AI ακόμα πιο γρήγορα από σήμερα.

Η κορυφή υπερυπολογιστές στον κόσμο θα συνεχίσει να σπάει νέα ρεκόρ ταχύτητας. Σύντομα, θα μιλήσουμε για exaflops αντί για πεταφλοπς. Και όλα αυτά υπολογιστική η δύναμη τελικά θα πέσει σε μας. Θα κάνει κάθε υπολογιστή χρησιμοποιούμε —από τους διακομιστές στο cloud μέχρι το tablet στο χέρι σας— καλύτερα, πιο γρήγορα και πολύ πιο έξυπνα.

Περίληψη

Καθώς βλέπουμε τα απίστευτα άλματα υπολογισμός τεχνολογία, είναι σαφές ότι η μαζική επεξεργασία διαμορφώνει το μέλλον μας. Από προπόνηση προχωρημένη AI για την πρόβλεψη του καιρού, το ακραίο υλικό είναι η αόρατη ραχοκοκαλιά της σύγχρονης ζωής.

• A υπερυπολογιστής είναι ένα τεράστιο υπολογιστή κατασκευασμένο για να εκτελεί πολύπλοκα μαθηματικά πολύ γρήγορα.
• Η απόδοση είναι ως επί το πλείστον μετρούμενη σε πράξεις κινητής υποδιαστολής ανά δεύτερο, γνωστό ως α flop.
• AI βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στο υπολογιστική ισχύς που παρέχεται από μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU).
• Σύγχρονες εγκαταστάσεις χρήση παράλληλης επεξεργασίας να μοιράσει μια μεγάλη δουλειά εκατοντάδες ή χιλιάδες των τσιπς.
• Cloud computing κάνει υπολογιστές υψηλής απόδοσης προσβάσιμες σε μικρότερες επιχειρήσεις.
• Το τομέα των υπολογιστικών Η επιστήμη συνεχίζει να αναπτύσσεται, προωθούμενη από εργαστήρια και νέα επεξεργαστή σχέδια.