テクノロジーは信じられないほど速く進歩します。あなたは現在、学区向けに標準的なタブレットまたは基本的なラップトップを購入しているかもしれません。しかし、未来の本当の魔法は、遠く離れた大規模なデータセンターで起こります。巨大なマシンは山ほどの情報を処理して、日常の電子機器をよりスマートかつ高速にします。この投稿では、私たち全員が依存しているガジェットが巨大な計算能力と AI によってどのように形作られているかについて説明します。明日の消費者向けハードウェアが今日の最先端システムによってどのように設計されているかをご覧ください。

スーパーコンピューターとは正確には何ですか?また、どのように計算を行うのでしょうか?

A スーパーコンピューター 本質的に高い 強力なコンピュータ。具体的には 実行するように設計された 膨大なタスク。簡単にできます 複雑な問題を解決する 通常のマシンではまったく処理できません。エンジニアが測定するとき、 スーパーコンピューターの性能、家庭用 PC のように標準のクロック速度は考慮されません。その代わりにそのスピードは、 浮動小数点演算で測定 2番目。私たちはこれを一般に と呼んでいます フロップ.

この信じられないことに到達するには パフォーマンスのレベル、シングル スーパーコンピューターには次のものを含めることができます 数万のプロセッサ。これらの小さな部品は非常に緊密に連携して、1 つの巨大な頭脳として機能します。巨大な スーパーコンピューターが作られる より小さな物理的な部分の 計算ノードにグループ化される。これら 計算ノード 巨大なパズルの小さなピースに同時に取り組んでください。彼らは何兆ものデータを処理します 1秒あたりの計算数 目もくらむような速さで。

この巨大な 計算する 現代人にとって権力は絶対に不可欠です AI。ショッピングのトレンドを予測したり、スマート音声アシスタントをトレーニングしたりする場合でも、 AI 膨大なリソースが必要です。 スーパーコンピューターも、 最終的に消費者向けデバイスに導入されるソフトウェアとハードウェアの設計をテストするために使用されます。すべての新しいタブレットやスマートフォンは、 スーパーコンピューター 製品が店頭に並ぶずっと前に。

コンピューターの歴史においてスーパーコンピューティングはどのように始まったのでしょうか?

の話 スーパーコンピューティング 何十年も前に始まりました。の 最初のスーパーコンピューター 初期の科学者や軍事技術者がさらなる速度を求めていたときに誕生しました。 シーモア・クレイ この初期の伝説的な人物でした。彼は有名な作品をデザインしました CDC6600 で働いている間 株式会社コントロールデータ。多くの歴史家はこう呼んでいます CDC6600 現代の真の出発点 コンピューター技術.

このマシンが到着する前に、次のような他のプロジェクトが行われていました。 IBM 7030 存在した。具体的には、 IBM 7030 ストレッチ 機械ができることの限界を押し広げようとしました。ただし、 シーモア・クレイ 巧妙な冷却設計と高密度の配線を使用して、彼のマシンをはるかに高速化しました。早い スーパーコンピューターが使う 独自の配線パターンにより、部品間の信号遅延を軽減します。それらは当時建設された他のものとは大きく異なりました。

初期の頃、マシンの速度は単に次のように評価されることがありました。 1秒あたり100万命令。今日は信じられないほど遅いようです！さて、現代 AI モデルにはそれ以上のものが求められます。しかし、その初期の日々が舞台を整えました。彼らは、人間がクレイジーな数学を処理する巨大なマシンを構築できることを証明しました。

通常のコンピューターが高性能コンピューターと異なるのはなぜですか?

今、あなたの机の上に置かれているデバイスについて考えてみましょう。標準的なデスクトップまたはビジネス向け 16 インチ ノートパソコン DS160N95 毎日の仕事に最適です。 通常のコンピュータ 通常、メインは 1 つだけです プロセッサー。彼らはいくつか持っているかもしれない CPUコア。しかし、 高性能コンピュータ まったく別の獣です。

基本的な コンピュータシステム 一度に 1 人のタスクを処理します。標準を使用する可能性があります オペレーティングシステム Windows や Android のように。対照的に、巨大な研究機械は、 何万も含まれています 部品の。彼らは持っています 数万のノード 同時に働いています。文字を入力すると、 ラップトップ、とても速く感じられます。ただし、グローバルを実行することはできません AI ヒトゲノムのシミュレーションまたはモデル化。

あなたの毎日 パーソナルコンピュータ 低コスト、携帯性、低発熱を実現するように設計されています。巨大な施設は極端な状況を注意深く管理する必要がある 消費電力。標準 ラップトップ バッテリーの電力をゆっくり消費します。大規模なデータ施設は、小さな町を照らすのに十分な電力を使用します。

• ラップトップ: 1 CPU、8 ～ 16 GB RAM、バッテリーで動作し、1 ユーザー向けに構築されています。
• スーパーコンピューター: 数百万のコア、ペタバイトの RAM には、巨大なデータセット用に構築された発電所が必要です。

並列処理はコンピュータ クラスタをどのように最適化しますか?

マシンを高速化するために、エンジニアは何千台ものマシンをリンクします。これにより、と呼ばれる巨大なネットワークが形成されます。 クラスター。内側 クラスター、パーツは速く話さなければなりません。彼らは特別な高速を使用します 相互接続 ケーブルシステム。これは、 最適化する すべての部分間のデータの流れ。

エンジニア 並列処理を使用する ワークロードを分割するため。基本的には、 スーパーコンピューティングは一種の形式です の 並列処理。膨大な仕事を小さな部分に分割します。それから、 何百か何千か のチップがそれらのビットを同時に解決します。このシンプルな考え方は、 並列処理 それが魔法を起こすのです。これは、巨大な料理を作るようなものだと考えてください。1 人のシェフでは長い時間がかかりますが、100 人のシェフが協力すれば数分で終わります。

言葉 スーパーコンピューティングは同義で使用されることもあります と HPC (ハイパフォーマンスコンピューティング)。重いものを管理するには 仕事量、制御ソフトウェアは非常に賢いはずです。今日、 AI プログラムは、全体に完全に分散するように構築されています。 クラスター。このテクニックはと呼ばれます 超並列処理。システム全体に驚異的な効果をもたらします スループット そして効率性。

AI はどのように計算能力の限界を押し上げるのでしょうか?

今日、 AI テクノロジー業界の最大の推進力です。新しい人をトレーニングする AI 大量のが必要となる 計算。具体的なものがあります 必要な問題 極端な数学を解く。の 複雑で大規模な計算が使用される ニューラルネットワークによる効果は驚異的です。実際、 スーパーコンピューターで使用される大規模な計算 今日はほとんどが AI 研究。

この重いものを扱うには 計算上の 標準チップだけでは十分ではありません。私たちが大きく依存しているのは、 グラフィックス処理装置 または GPU。あ グラフィック チップは本当に完璧です AI。多くの単純な数学の問題を同時に実行します。のような企業 インテル そして Nvidia はまさにこの理由のために特定の部品を構築しています。

これら AI タスクは、毎日購入するガジェットを改善します。たとえば、当社のスマート カメラ機能は、10.1インチタブレットX12プロ 依存する AI もともと巨大なマシンでトレーニングされたモデル。信じられないほど 処理能力 巨大な施設の利用により、最終的にはあなたの小さなタブレットがさらにスマートになり、より便利になります。

クラウド コンピューティング vs. ローカル HPC: 大規模 AI ではどちらが勝ちますか?

誰もが巨大なサーバー施設を購入できるお金を持っているわけではありません。まさにここです クラウドコンピューティング 踏み込む。 クラウドコンピューティング 企業がインターネット経由で電力を借りられるようにします。あなたは得ます ハイパフォーマンスコンピューティング サーバーでいっぱいの巨大で騒々しい部屋を建てる必要はありません。

のために 大規模な AI プロジェクト、クラウドは素晴らしいです。小さなスライスをレンタルできます 世界最速のスーパーコンピューター ほんの数時間の間。の ハイパフォーマンスコンピューティング 世界はこの考えを完全に受け入れています。それは作る HPC 小規模なブランドや学校でも利用可能です。

ただし、一部の人にとっては、ローカルのハードウェアを所有することが依然として重要です。安全性の高いデータの中には、パブリック クラウドに送信できないものもあります。したがって、企業は独自のミニを構築します HPC 部屋。オンラインでレンタルするか購入するかにかかわらず、大量のものが必要です 計算する 今日の競争力を維持するためのリソース AI レース。

「クラウドにより、極めて高い計算能力へのアクセスが民主化されました。今では、どのスタートアップでも AI モデルをトレーニングできるようになりました。」

スーパーコンピューティングのおかげで天気予報はどう変わる?

大規模マシンの古典的な使用例の 1 つは、 天気予報. スーパーコンピューターが使える 激しい嵐や気候変動を予測します。のような代理店は、 米国海洋大気局 彼らに大きく依存しています。彼らは毎日衛星から数十億のデータ ポイントを取り込みます。

彼らはこのデータの海を使用して、正確な シミュレートする 雰囲気。こうすることで、彼らは予測することができます 異常気象現象 それが起こる数日前。彼らは提供します リアルタイム 命と財産を救う警告。これには複雑な計算を何百万回も実行する必要があります 毎秒.

の 計算上の 天気のモデルは以下に非常によく似ています AI モデル。どちらも学習するには大量のデータが必要です。シングル 計算 通常であればそれほど時間はかからないかもしれません コンピュータ。しかし、それらを一度に数十億件実行するには、真剣で献身的な力が必要です。

AI における特殊用途のスーパーコンピューターの役割とは何ですか?

場合によっては、一般的なマシンがその作業に最適なツールではないことがあります。こんな時です 特殊用途のスーパーコンピューター 輝きます。これらは、特定のジョブのためにゼロから構築されています。彼らは 実行するように設計された 正確に 1 つのタイプの 計算 他のことにエネルギーを浪費することなく、完璧に。

たとえば、研究者は研究のためだけに機械を作ります。 量子力学。物理的な 建築 まさにその科学専用に調整されています。で AI 世界中の企業がニューラル ネットワーク専用のカスタム チップを構築しています。これらはそうではありません 通常のコンピュータ ブラウザまたはワードプロセッサを実行するもの。

彼らは 1 つのことに完全に集中するため、信じられないほど効率的です。それらは簡単にできます 10回 その 1 つの作業では、一般的なマシンよりも高速です。彼らは日常的にエネルギーを無駄にしない オペレーティングシステム。彼らは計算するために作られた数字を計算するだけです。これ 高性能 ～の突破口を可能にする AI それは10年前には不可能でした。

スーパーコンピューターはいつかラップトップに収まる日が来るのでしょうか?

テクノロジーは時間の経過とともに常に縮小していきます。まさに 最速のスーパーコンピューター 20 年前からは、現代のスマートフォンほどの性能はほとんどありませんでした。それでは、今日の巨人は最終的には小さな国に収まるでしょうか？ ラップトップ?答えはイエスでもありノーでもあります。

最新のスーパーコンピューター 物理的に巨大です。たとえば、一部のマシンは息をのむほどの高さに達します。 442ペタフロップスの速度。 (A ペタフロップス 1京です 1 秒あたりの浮動小数点演算数）。それほど多くの熱とエネルギーを収容することはできません。 ラップトップ いつでもすぐに！私たちのようなデバイス 14.1 インチの頑丈なラップトップ DS141 非常に丈夫ですが、メガワットを扱うことはできません。 消費電力 そのために必要です。

ただし、 プロセッサー あなたの家の中 コンピュータ これからもずっと良くなるでしょう。シングル コア 今日はたくさんあります 倍速 古いメインフレームよりも。今、私たちはからの部品を持っています インテル これは、1990 年代のサーバー ルーム全体に匹敵します。あなたの未来 ラップトップ ローカルで対応します AI 信じられないほど簡単にタスクを実行できます。

コンピューティング AI の分野は明日どうなるでしょうか?

刺激的な 計算分野 科学は完全に融合しつつある AI。巨大なシステムが次のような場所で稼働しているのが見られます。 ロスアラモス国立研究所 そして オークリッジ国立研究所。彼らは常にその絶対的な限界を押し広げています。 コンピュータ できる。

将来のマシンは正常なものをシームレスにブレンドするでしょう 中央処理装置 まったく新しい技術で。より専門的なものを見ていきます ベクトルコンピュータ 使用されている。あ ベクトル チップは特定の種類の数学に最適です。 AI 大好きです。彼らは使用します 超並列処理 訓練する AI 今日よりもさらに速い。

頂上 世界のスーパーコンピューター 新しい速度記録を更新し続けます。すぐに、代わりにエクサフロップスについて説明します。 ペタフロップス。そして、これらすべて 計算上の 権力は最終的に私たちに滴り落ちるでしょう。それはすべてを作ります コンピュータ 私たちは、クラウド上のサーバーから手元のタブレットに至るまで、より優れた、より高速な、そしてはるかにスマートな製品を使用しています。

概要

驚異的な飛躍を見ていると、 計算する テクノロジーを活用すると、大規模な処理が私たちの未来を形作ることは明らかです。トレーニング上級から AI 天気予報に至るまで、エクストリーム ハードウェアは現代生活の目に見えないバックボーンです。

• A スーパーコンピューター 巨大な コンピュータ 複雑な計算を非常に高速に実行するように構築されています。
• パフォーマンスは主に 浮動小数点演算で測定 2番目として知られている フロップ.
• AI に大きく依存しています 計算上の によって提供される電力 グラフィックス処理装置 (GPU)。
• 近代的な設備 並列処理を使用する 大きな仕事を分割する 何百か何千か チップスの。
• クラウドコンピューティング 作る ハイパフォーマンスコンピューティング 中小企業でもアクセス可能。
• の 計算分野 科学は研究室や新たな研究によって前進し続けています。 プロセッサー デザイン。