Technologijos juda neįtikėtinai greitai. Galbūt šiandien perkate standartinius planšetinius kompiuterius arba pagrindinį nešiojamąjį kompiuterį, skirtą mokyklos rajonui. Tačiau tikroji ateities magija vyksta toli didžiuliuose duomenų centruose. Milžiniškos mašinos apdoroja kalnus informacijos, kad mūsų kasdienė elektronika būtų išmanesnė ir greitesnė. Šiame įraše paaiškinama, kaip didžiulė skaičiavimo galia ir AI formuoja įtaisus, kuriais mes visi pasitikime. Skaitykite toliau, kad pamatytumėte, kaip ateities vartotojų aparatinę įrangą kuria pažangiausios šiandienos sistemos.

Kas tiksliai yra superkompiuteris ir kaip jis skaičiuoja?

A superkompiuteris iš esmės yra labai galingas kompiuteris. Tai yra konkrečiai skirtas bėgti didžiulės užduotys. Gali lengvai išspręsti sudėtingas problemas kurių įprasta mašina tiesiog negali susidoroti. Kai inžinieriai išmatuoja superkompiuterio našumas, jie nežiūri į standartinį laikrodžio greitį kaip namų kompiuteryje. Vietoj to, jo greitis yra matuojamas slankiojo kablelio operacijomis per antra. Paprastai tai vadiname a šnipštas.

Norėdami pasiekti tai neįtikėtina našumo lygis, vienvietis superkompiuteris gali turėti dešimtys tūkstančių procesorių. Šios mažos dalys labai glaudžiai bendradarbiauja, kad veiktų kaip viena milžiniška smegenys. Masyvi gaminami superkompiuteriai mažesnių fizinių dalių, kurios yra sugrupuoti į skaičiavimo mazgus. Šios skaičiuoti mazgus vienu metu spręskite mažytes didžiulės dėlionės gabalėlius. Jie apdoroja trilijonus skaičiavimai per sekundę svaiginančiu greičiu.

Šis masinis apskaičiuoti galia yra nepaprastai svarbi šiuolaikiniam žmogui AI. Nesvarbu, ar prognozuojate apsipirkimo tendencijas, ar mokote išmaniųjų balso padėjėjų, AI reikia didžiulių išteklių. Superkompiuteriai taip pat naudojamas programinės ir techninės įrangos projektams, kurie galiausiai patenka į vartotojų įrenginius, išbandyti. Kiekvienas naujas planšetinis kompiuteris ar išmanusis telefonas turi naudos iš a superkompiuteris gerokai anksčiau, nei produktas pasiekia lentynas.

Kaip kompiuterių istorijoje prasidėjo superkompiuteriai?

Istorija apie superkompiuterija prasidėjo prieš daugelį dešimtmečių. The pirmasis superkompiuteris gimė, kai ankstyvieji mokslininkai ir karo inžinieriai norėjo didesnio greičio. Seymour Cray buvo legendinė šios ankstyvosios eros figūra. Jis sukūrė garsųjį CDC 6600 dirbant prie „Control Data Corporation“.. Daugelis istorikų vadina CDC 6600 tikrasis šiuolaikinio atspirties taškas kompiuterinės technologijos.

Prieš atvykstant šiai mašinai, kiti projektai, tokie kaip IBM 7030 egzistavo. Tiksliau, IBM 7030 Stretch bandė peržengti ribas, ką mašina gali padaryti. Tačiau Seymour Cray naudojo protingas aušinimo konstrukcijas ir tankius laidus, kad mašina būtų daug greitesnė. Anksti naudoja superkompiuterius unikalūs laidų modeliai, siekiant sumažinti signalo vėlavimą tarp dalių. Jie labai skyrėsi nuo visų kitų tuo metu pastatytų.

Tais ankstyvaisiais laikais mašinos greitis kartais buvo tiesiog įvertinamas milijonas instrukcijų per sekundę. Šiandien tai atrodo neįtikėtinai lėtai! Dabar modernus AI modeliai reikalauja daug daugiau. Tačiau tos pirmosios dienos padėjo pagrindą. Jie įrodė, kad žmonės gali sukurti didžiules mašinas, kad galėtų susitvarkyti su beprotiška matematika.

Kodėl įprasti kompiuteriai skiriasi nuo didelio našumo kompiuterių?

Pagalvokite apie įrenginį, kuris šiuo metu sėdi ant jūsų stalo. Standartinis darbalaukis arba verslas 16 colių nešiojamas kompiuteris DS160N95 puikiai tinka kasdieniam darbui. Įprasti kompiuteriai paprastai turi vieną pagrindinį procesorius. Jie gali turėti saują CPU branduoliai. Bet a didelio našumo kompiuteris yra visiškai kitoks žvėris.

Pagrindinis kompiuterine sistema vienu metu atlieka vieno asmens užduotis. Gali būti naudojamas standartas operacinė sistema kaip „Windows“ ar „Android“. Priešingai, didžiulės tyrimų mašinos yra dešimtys tūkstančių dalių. Jie turi dešimtys tūkstančių mazgų dirba iš karto. Kai rašote a nešiojamas kompiuteris, tau tai labai greita. Tačiau ji negali valdyti pasaulinio masto AI modeliuoti arba modeliuoti žmogaus genomą.

Tavo kasdienybė asmeninius kompiuterius yra sukurti taip, kad būtų maža kaina, perkeliamumas ir mažas šilumos kiekis. Milžiniškas objektas turi atidžiai valdyti ekstremalias energijos suvartojimas. Standartas nešiojamas kompiuteris lėtai gurkšnoja akumuliatoriaus energiją. Didžiulė duomenų bazė sunaudoja pakankamai energijos, kad apšviestų mažą miestelį!

• Nešiojamasis kompiuteris: 1 CPU, 8-16 GB RAM, veikia su baterija, sukurta 1 vartotojui.
• Superkompiuteris: Milijonams branduolių, petabaitų RAM, reikia elektrinės, sukurtos didžiuliams duomenų rinkiniams.

Kaip lygiagretus apdorojimas optimizuoja kompiuterių grupę?

Kad mašinos būtų greitesnės, inžinieriai sujungia tūkstančius jų. Taip sukuriamas milžiniškas tinklas, vadinamas a klasteris. Viduje a klasteris, dalys turi kalbėti greitai. Jie naudoja specialų, greitą sujungti kabelių sistema. Tai padeda optimizuoti duomenų srautas tarp visų dalių.

Inžinieriai naudoti lygiagretų apdorojimą paskirstyti darbo krūvį. Iš esmės, superkompiuteriai yra forma iš lygiagretus apdorojimas. Jis suskaido didžiulį darbą į mažytes dalis. Tada šimtai ar tūkstančiai lustai tuos bitus išsprendžia lygiai tuo pačiu metu. Ši paprasta idėja paralelizmas yra tai, dėl ko įvyksta magija. Pagalvokite apie tai kaip apie milžiniško patiekalo gaminimą: vienas virėjas užtrunka daug laiko, bet šimtas kartu dirbančių virėjų baigia per kelias minutes.

Žodis superkompiuteriai kartais vartojami kaip sinonimai su HPC (didelio našumo kompiuteriai). Norėdami valdyti sunkų darbo krūvis, valdymo programinė įranga turi būti labai protinga. Šiandien AI programos sukurtos taip, kad puikiai paskirstytų a klasteris. Ši technika vadinama masiškai lygiagretus apdorojimas. Tai suteikia visai sistemai neįtikėtiną pralaidumas ir efektyvumą.

Kaip AI peržengs skaičiavimo galios ribas?

Šiandien AI yra didžiausias technologijų pramonės variklis. Treniruojasi nauja AI reikalauja didžiulio kiekio skaičiavimas. Yra specifinių reikalingos problemos ekstremali matematika, kurią reikia išspręsti. The naudojami sudėtingi ir dideli skaičiavimai neuroniniais tinklais yra stulbinantys. Tiesą sakant, dideli skaičiavimai, kuriuos naudoja superkompiuteriai šiandien beveik daugiausia skirti AI tyrimai.

Norėdami susidoroti su šiuo sunkiu skaičiavimo apkrova, standartinių lustų tiesiog neužtenka. Mes labai pasitikime grafikos apdorojimo blokai arba GPU. A grafinis lustas yra visiškai tobulas AI. Jis vienu metu atlieka daugybę paprastų matematikos uždavinių. Įmonės mėgsta Intel ir Nvidia kuria konkrečias dalis tik dėl šios priežasties.

Šios AI užduotys pagerina kasdien perkamas programėles. Pavyzdžiui, mūsų išmaniojo fotoaparato funkcijos10,1 colio planšetinis kompiuteris X12 Pro pasikliauti AI modeliai, kurie iš pradžių buvo mokomi ant masyvių mašinų. Neįtikėtina apdorojimo galia Dėl milžiniškos įrangos jūsų mažas planšetinis kompiuteris ilgainiui tampa protingesnis ir naudingesnis.

Debesų kompiuterija ir vietinis HPC: kas laimi didelio masto AI?

Ne visi turi pinigų nusipirkti milžinišką serverio įrenginį. Būtent čia debesų kompiuterija įžengia. Debesų kompiuterija leidžia įmonėms išsinuomoti elektros energiją internetu. Jūs gaunate didelio našumo skaičiavimas nereikia statyti milžiniško, triukšmingo kambario, pilno serverių.

Už didelio masto AI projektų, debesis yra nuostabus. Galite išsinuomoti nedidelį gabalėlį greičiausias pasaulyje superkompiuteris vos kelioms valandoms. The didelio našumo kompiuterija pasaulis visiškai priėmė šią idėją. Tai daro HPC prieinama mažesniems prekių ženklams ir mokykloms.

Tačiau kai kuriems vis tiek svarbu turėti vietinę aparatinę įrangą. Kai kurie labai saugūs duomenys negali patekti į viešąjį debesį. Taigi, įmonės kuria savo mini HPC kambariai. Nesvarbu, ar nuomojatės jį internetu, ar perkate, jums reikia didžiulio apskaičiuoti išteklius išlikti konkurencingiems šiandien AI rasė.

"Debesis demokratizavo prieigą prie ypatingos skaičiavimo galios. Dabar bet kuris startuolis gali parengti dirbtinio intelekto modelį."

Kaip orų prognozavimas keičiasi dėl superkompiuterių?

Vienas klasikinių didelių mašinų naudojimo atvejų yra orų prognozavimas. Galima naudoti superkompiuterius prognozuoti stiprias audras ir klimato pokyčius. Tokios agentūros kaip Nacionalinė vandenynų ir atmosferos administracija jais labai pasikliauti. Kiekvieną dieną jie gauna milijardus duomenų taškų iš palydovų.

Jie tiksliai naudoja šį duomenų vandenyną imituoti atmosfera. Tai darydami jie gali numatyti ekstremalūs oro reiškiniai dienų iki jų įvykimo. Jie suteikia realiu laiku įspėjimai, kurie gelbsti gyvybes ir turtą. Tam reikia atlikti sudėtingą matematiką milijonus kartų per sekundę.

The skaičiavimo modeliai orui yra gana panašūs į AI modeliai. Jiems abiem reikia didžiulio duomenų kiekio, kad galėtų mokytis. Vienintelis skaičiavimas normaliam gali neužtrukti ilgai kompiuteris. Tačiau norint iš karto jų atlikti milijardus, reikia rimtos, pasišventusios jėgos.

Koks yra specialios paskirties superkompiuterių vaidmuo AI?

Kartais bendra mašina tiesiog nėra geriausias įrankis šiam darbui. Tai kada specialios paskirties superkompiuteriai blizgėti. Jie nuo pat pradžių sukurti vienam konkrečiam darbui. Jie yra skirtas bėgti vieno tikslaus tipo skaičiavimas puikiai, neeikvodamas energijos niekam kitam.

Pavyzdžiui, mokslininkai kuria mašinas vien tam, kad galėtų mokytis kvantinė mechanika. Fizinis architektūra yra pritaikytas tik tam tiksliam mokslui. Į AI pasaulyje įmonės kuria pasirinktinius lustus tik neuroniniams tinklams. Šių nėra įprasti kompiuteriai kuriuose veikia naršyklė arba tekstų rengyklė.

Kadangi jie sutelkia dėmesį tik į vieną dalyką, jie yra neįtikėtinai veiksmingi. Jie gali lengvai būti 10 kartų greičiau atliekant tą vieną darbą nei bendra mašina. Jie nešvaisto energijos kasdienai operacinė sistema. Jie tiesiog sutraiško tuos skaičius, kuriems buvo sukurti. Tai didelio našumo leidžia pasiekti proveržį AI prieš dešimtmetį tai buvo neįmanoma.

Ar vieną dieną superkompiuteris tilps į nešiojamąjį kompiuterį?

Technika laikui bėgant visada mažėja. Pats greičiausias superkompiuteris prieš dvidešimt metų vos turėjo šiuolaikinio išmaniojo telefono galią. Taigi, ar šiandieniniai milžinai galiausiai tilps į mažą nešiojamas kompiuteris? Atsakymas yra ir taip, ir ne.

Šiuolaikiniai superkompiuteriai yra fiziškai masyvūs. Pavyzdžiui, kai kurios mašinos pasiekia kvapą gniaužiantį greitis 442 petaflops. (A petaflops yra vienas kvadrilijonas slankiojo kablelio operacijos per sekundę). Jūs tiesiog nesutalpinsite tiek šilumos ir energijos į a nešiojamas kompiuteris bet kada greitai! Toks įrenginys kaip mūsų 14,1 colio tvirtas nešiojamas kompiuteris DS141 yra labai kietas, bet negali atlaikyti megavatų energijos suvartojimas tam reikia.

Tačiau, procesorius savo namuose kompiuteris ir toliau bus daug geriau. Vienintelis šerdis šiandien yra daug kartų greičiau nei seni pagrindiniai kompiuteriai. Dabar turime dalių iš Intel kuri konkuruoja ištisomis serverių patalpomis nuo 1990 m. Jūsų ateitis nešiojamas kompiuteris tvarkys vietinius AI užduotis neįtikėtinai lengvai.

Kaip rytoj atrodys skaičiavimo AI laukas?

Jaudinanti skaičiavimo sritis mokslas visiškai susilieja su AI. Matome milžiniškas sistemas, veikiančias tokiose vietose kaip Los Alamos nacionalinė laboratorija ir Oak Ridge nacionalinė laboratorija. Jie nuolat stumia absoliučias ribas, ką a kompiuteris gali padaryti.

Ateities mašinos sklandžiai susimaišys normaliai centriniai procesoriai su visiškai nauja technika. Matysime daugiau specializuotų vektoriniai kompiuteriai naudojamas. A vektorius lustas puikiai tinka tam tikroms matematikos rūšims AI myli. Jie naudos masiškai lygiagretus apdorojimas treniruotis AI net greičiau nei šiandien.

Viršutinė superkompiuteriai pasaulyje ir toliau sieks naujų greičio rekordų. Netrukus vietoj to kalbėsime apie eksaflopus petaflops. Ir visa tai skaičiavimo galia galiausiai nutekės iki mūsų. Tai padarys kiekvieną kompiuteris Mes naudojame – nuo serverių debesyje iki planšetinio kompiuterio – geriau, greičiau ir daug išmaniau.

Santrauka

Kai žiūrime į neįtikėtinus šuolius apskaičiuoti technologija, aišku, kad masinis apdorojimas formuoja mūsų ateitį. Iš mokymų pažengęs AI Orų prognozavimui ekstremali aparatinė įranga yra nematomas šiuolaikinio gyvenimo pagrindas.

• A superkompiuteris yra masinis kompiuteris sukurta taip, kad sudėtinga matematika būtų vykdoma labai greitai.
• Našumas dažniausiai matuojamas slankiojo kablelio operacijomis per antra, žinoma kaip a šnipštas.
• AI labai priklauso nuo skaičiavimo teikiama galia grafikos apdorojimo blokai (GPU).
• Šiuolaikinės patalpos naudoti lygiagretų apdorojimą paskirstyti didelį darbą šimtai ar tūkstančiai traškučių.
• Debesų kompiuterija gamina didelio našumo kompiuterija prieinama mažesnėms įmonėms.
• The skaičiavimo sritis mokslas toliau auga, stumiamas į priekį laboratorijų ir naujų procesorius dizaino.