Ang teknolohiya ay gumagalaw nang napakabilis. Maaaring bumibili ka ng mga karaniwang tablet o pangunahing laptop para sa distrito ng paaralan ngayon. Gayunpaman, ang tunay na magic ng hinaharap ay nangyayari sa malayo sa napakalaking data center. Pinoproseso ng mga higanteng makina ang mga bundok ng impormasyon upang gawing mas matalino at mas mabilis ang ating pang-araw-araw na electronics. Ipinapaliwanag ng post na ito kung paano hinuhubog ng malaking compute power at AI ang mga gadget na lahat tayo ay umaasa. Magbasa para makita kung paano idinisenyo ang consumer hardware ng mga pinaka-advanced na system ngayon.

Ano ang Eksaktong Supercomputer at Paano Ito Nag-compute?

A supercomputer ay mahalagang isang mataas malakas na computer. Ito ay partikular dinisenyo upang tumakbo malalaking gawain. Madali lang lutasin ang mga kumplikadong problema na hindi kayang hawakan ng isang normal na makina. Kapag sinukat ng mga inhinyero ang pagganap ng isang supercomputer, hindi nila tinitingnan ang karaniwang bilis ng orasan tulad ng gagawin mo sa isang PC sa bahay. Sa halip, ang bilis nito sinusukat sa floating-point operations bawat pangalawa. Karaniwan nating tinatawag itong a flop.

Upang maabot ang hindi kapani-paniwalang ito antas ng pagganap, isang single maaaring maglaman ang supercomputer sampu-sampung libong mga processor. Ang maliliit na bahaging ito ay nagtutulungan nang napakalapit upang kumilos bilang isang higanteng utak. Napakalaking ginawa ang mga supercomputer ng mas maliliit na pisikal na piraso na nakapangkat sa mga compute node. Ang mga ito kalkulahin ang mga node harapin ang maliliit na piraso ng malaking puzzle nang sabay. Pinoproseso nila ang trilyon ng mga kalkulasyon bawat segundo sa isang dizzying rate.

Napakalaking ito compute kapangyarihan ay ganap na mahalaga para sa modernong AI. Kung hinuhulaan ang mga trend sa pamimili o pagsasanay ng mga smart voice assistant, AI nangangailangan ng malawak na mapagkukunan. Ang mga supercomputer ay din ginagamit upang subukan ang mga disenyo ng software at hardware na kalaunan ay dumarating sa mga device ng consumer. Ang bawat bagong tablet o smartphone ay nakikinabang sa mabigat na pagbubuhat na ginagawa ng a supercomputer matagal bago tumama ang produkto sa mga istante.

Paano Nagsimula ang Supercomputing sa Kasaysayan ng Computer?

Ang kwento ng supercomputing nagsimula maraming dekada na ang nakalipas. Ang unang supercomputer ay ipinanganak noong ang mga sinaunang siyentipiko at inhinyero ng militar ay nagnanais ng higit na bilis. Seymour Cray ay isang maalamat na pigura sa maagang panahon na ito. Siya ang nagdisenyo ng sikat CDC 6600 habang nagtatrabaho sa Kontrolin ang Data Corporation. Maraming mananalaysay ang tumatawag sa CDC 6600 ang tunay na panimulang punto ng moderno teknolohiya ng kompyuter.

Bago dumating ang makina na iyon, ang iba pang mga proyekto tulad ng IBM 7030 umiral. Sa partikular, ang IBM 7030 Stretch sinubukang itulak ang mga hangganan ng kung ano ang maaaring gawin ng isang makina. gayunpaman, Seymour Cray gumamit ng matalinong mga disenyo ng pagpapalamig at siksik na mga kable upang gawing mas mabilis ang kanyang makina. Maaga ginagamit ng mga supercomputer natatanging mga pattern ng mga kable upang mabawasan ang pagkaantala ng signal sa pagitan ng mga bahagi. Ibang-iba sila sa iba pang itinayo noong panahong iyon.

Noong mga unang araw na iyon, minsan ay na-rate lang ang bilis ng isang makina milyong mga tagubilin sa bawat segundo. Mukhang napakabagal ngayon! Ngayon, moderno na AI Higit pa riyan ang hinihiling ng mga modelo. Ngunit ang mga unang araw na iyon ang nagtakda ng entablado. Pinatunayan nila na ang mga tao ay maaaring bumuo ng napakalaking makina upang mahawakan ang nakatutuwang matematika.

Bakit Iba ang Mga Regular na Computer Sa Isang Computer na Mataas ang Pagganap?

Isipin ang device na nakaupo sa iyong desk ngayon. Isang karaniwang desktop o isang negosyo 16 pulgada laptop DS160N95 ay mahusay para sa pang-araw-araw na gawain. Mga regular na computer karaniwang may iisang pangunahing processor. Maaaring mayroon silang isang dakot ng Mga core ng CPU. Ngunit a mataas na pagganap ng computer ay isang ganap na kakaibang hayop.

Isang basic sistema ng kompyuter humahawak sa mga gawain ng isang tao sa isang pagkakataon. Maaaring gumamit ito ng pamantayan operating system tulad ng Windows o Android. Sa kaibahan, napakalaking makina ng pananaliksik naglalaman ng sampu-sampung libo ng mga bahagi. meron sila sampu-sampung libong mga node sabay-sabay na nagtatrabaho. Kapag nag-type ka sa a laptop, napakabilis ng pakiramdam mo. Ngunit hindi ito maaaring magpatakbo ng isang pandaigdigan AI simulation o modelo ng genome ng tao.

Iyong araw-araw mga personal na computer ay binuo para sa mababang gastos, maaaring dalhin, at mababang init. Ang isang higanteng pasilidad ay dapat maingat na pamahalaan ang matinding pagkonsumo ng kuryente. Isang pamantayan laptop humigop ng lakas ng baterya nang dahan-dahan. Ang isang napakalaking pasilidad ng data ay gumagamit ng sapat na kapangyarihan upang sindihan ang isang maliit na bayan!

• Laptop: 1 CPU, 8-16 GB RAM, tumatakbo sa baterya, na ginawa para sa 1 user.
• Supercomputer: Milyun-milyong core, petabytes ng RAM, ang nangangailangan ng power plant, na binuo para sa malalaking dataset.

Paano Nao-optimize ng Parallel Processing ang isang Computer Cluster?

Upang gawing mas mabilis ang mga makina, iniugnay ng mga inhinyero ang libu-libo sa mga ito nang sama-sama. Lumilikha ito ng isang higanteng network na tinatawag na a kumpol. Sa loob a kumpol, ang mga bahagi ay dapat makipag-usap nang mabilis. Gumagamit sila ng isang espesyal, mataas na bilis magkabit sistema ng cable. Nakakatulong ito sa i-optimize ang daloy ng data sa pagitan ng lahat ng mga bahagi.

Mga inhinyero gumamit ng parallel processing para hatiin ang workload. Talaga, Ang supercomputing ay isang form ng parallel processing. Pinaghihiwa nito ang isang malaking trabaho sa maliliit na piraso. pagkatapos, daan-daan o libu-libo ng mga chips ay malulutas ang mga bit na iyon sa eksaktong parehong oras. Ang simpleng ideyang ito ng paralelismo ay kung ano ang gumagawa ng magic mangyari. Isipin ito tulad ng pagluluto ng isang higanteng pagkain: ang isang chef ay tumatagal ng mahabang panahon, ngunit isang daang chef na nagtutulungan ay natapos sa ilang minuto.

Ang salita Ang supercomputing ay minsang ginagamit nang magkasingkahulugan kasama HPC (high performance computing). Upang pamahalaan ang isang mabigat workload, ang software sa pagkontrol ay dapat na napakatalino. ngayon, AI ang mga programa ay binuo upang ganap na kumalat sa isang kumpol. Ang pamamaraan na ito ay tinatawag na massively parallel processing. Nagbibigay ito sa buong sistema ng hindi kapani-paniwala throughput at kahusayan.

Paano Itulak ng AI ang Mga Hangganan ng Computational Power?

ngayon, AI ay ang pinakamalaking driver ng industriya ng tech. Pagsasanay ng bago AI nangangailangan ng napakalaking halaga ng pagtutuos. May mga tiyak mga problemang nangangailangan matinding math na dapat lutasin. Ang kumplikado at malalaking kalkulasyon na ginamit sa pamamagitan ng mga neural network ay nakakagulat. Sa katunayan, ang malalaking kalkulasyon na ginagamit ng mga supercomputer ngayon ay halos halos para sa AI pananaliksik.

Upang mahawakan ang mabigat na ito computational load, hindi sapat ang karaniwang chips. Kami ay lubos na umaasa mga yunit ng pagpoproseso ng graphics o Mga GPU. A graphic Ang chip ay ganap na perpekto para sa AI. Gumagawa ito ng maraming simpleng problema sa matematika nang sabay-sabay. Gusto ng mga kumpanya Intel at Nvidia ay bumuo ng mga partikular na bahagi para lamang sa kadahilanang ito.

Ang mga ito AI pinapaganda ng mga gawain ang mga gadget na binibili mo araw-araw. Halimbawa, ang mga tampok ng smart camera sa aming10.1 Inch Tablet X12 Pro umasa sa AI mga modelo na orihinal na sinanay sa malalaking makina. Ang hindi kapani-paniwala kapangyarihan sa pagproseso ng isang higanteng pasilidad sa kalaunan ay ginagawang mas matalino at mas kapaki-pakinabang ang iyong maliit na tablet.

Cloud Computing kumpara sa Lokal na HPC: Alin ang Panalo para sa Large-Scale AI?

Hindi lahat ay may pera upang bumili ng isang higanteng pasilidad ng server. Ito ay eksakto kung saan cloud computing hakbang papasok. Cloud computing hinahayaan ang mga kumpanya na magrenta ng kapangyarihan sa internet. Nakukuha mo mataas na pagganap ng computing nang hindi kinakailangang magtayo ng isang higante, maingay na silid na puno ng mga server.

Para sa malakihan AI proyekto, ang ulap ay kamangha-manghang. Maaari kang magrenta ng isang maliit na hiwa ng pinakamabilis na supercomputer sa mundo sa loob lang ng ilang oras. Ang high-performance computing lubusang tinanggap ng mundo ang ideyang ito. Ginagawa nito HPC naa-access sa mas maliliit na tatak at paaralan.

Gayunpaman, ang pagmamay-ari ng lokal na hardware ay mahalaga pa rin para sa ilan. Ang ilang lubos na secure na data ay hindi mapupunta sa pampublikong ulap. Kaya, ang mga kumpanya ay nagtatayo ng kanilang sariling mini HPC mga silid. Rentahan mo man ito online o bilhin, kailangan mo ng malaki compute mga mapagkukunan upang manatiling mapagkumpitensya sa ngayon AI lahi.

"Ang cloud ay nagdemokrasya ng access sa matinding compute power. Ngayon, ang anumang startup ay maaaring magsanay ng isang AI model."

Paano Nagbabago ang Pagtataya ng Panahon Salamat sa Supercomputing?

Ang isang klasikong kaso ng paggamit para sa napakalaking makina ay pagtataya ng panahon. Maaaring gamitin ang mga supercomputer upang mahulaan ang matitinding bagyo at pagbabago ng klima. Mga ahensya tulad ng National Oceanic at Atmospheric Administration umaasa nang husto sa kanila. Kumakain sila ng bilyun-bilyong data point mula sa mga satellite araw-araw.

Ginagamit nila ang karagatan ng data upang tumpak gayahin ang kapaligiran. Sa paggawa nito, maaari nilang hulaan mga kaganapan sa matinding panahon araw bago mangyari ang mga ito. Nagbibigay sila real-time mga babala na nagliligtas ng mga buhay at ari-arian. Nangangailangan ito ng paggawa ng kumplikadong matematika ng milyun-milyong beses bawat segundo.

Ang computational ang mga modelo para sa panahon ay medyo katulad sa AI mga modelo. Pareho silang nangangailangan ng napakalaking dami ng data upang matuto. Isang single pagkalkula maaaring hindi magtagal para sa isang normal kompyuter. Ngunit ang paggawa ng bilyun-bilyon ng mga ito nang sabay-sabay ay nangangailangan ng seryoso, nakatuong kapangyarihan.

Ano ang Papel ng Mga Espesyal na Layunin na Supercomputer sa AI?

Minsan, ang isang pangkalahatang makina ay hindi lamang ang pinakamahusay na tool para sa trabaho. Ito ay kapag mga espesyal na layunin na supercomputer sumikat. Ang mga ito ay binuo mula sa simula para sa isang partikular na trabaho. Sila ay dinisenyo upang tumakbo isang eksaktong uri ng pagkalkula perpekto, nang hindi nag-aaksaya ng enerhiya sa anumang bagay.

Halimbawa, ang mga mananaliksik ay gumagawa ng mga makina para lamang makapag-aral quantum mechanics. Ang pisikal arkitektura ay nakatutok lamang para sa eksaktong agham na iyon. Sa AI mundo, ang mga kumpanya ay gumagawa ng mga custom na chip para lamang sa mga neural network. Ang mga ito ay hindi regular na mga computer na nagpapatakbo ng isang browser o isang word processor.

Dahil sila ay ganap na nakatuon sa isang bagay, sila ay hindi kapani-paniwalang mahusay. Madali silang maging 10 beses mas mabilis sa isang trabahong iyon kaysa sa isang pangkalahatang makina. Hindi sila nag-aaksaya ng enerhiya sa araw-araw operating system. I-crunch lang nila ang mga numerong itinayo nila para mag-crunch. Ito mataas na pagganap nagbibigay-daan para sa mga tagumpay sa AI na imposible isang dekada na ang nakalipas.

Magkasya ba ang isang Supercomputer Isang Araw sa isang Laptop?

Ang teknolohiya ay palaging lumiliit sa paglipas ng panahon. Ang napaka pinakamabilis na supercomputer mula dalawampung taon na ang nakalipas ay halos hindi nagkaroon ng kapangyarihan ng isang modernong smartphone. Kaya, ang mga higante ngayon ay magkakasya sa isang maliit laptop? Ang sagot ay parehong oo at hindi.

Mga modernong supercomputer ay pisikal na napakalaking. Halimbawa, ang ilang mga makina ay umabot sa isang nakamamanghang bilis ng 442 petaflops. (A petaflops ay isang quadrillion floating-point na mga operasyon sa bawat segundo). Hindi ka magkasya sa ganoong kalaking init at enerhiya sa isang laptop anumang oras sa lalong madaling panahon! Isang device tulad ng aming 14.1 pulgada masungit na laptop DS141 ay lubhang matigas, ngunit hindi nito kayang hawakan ang megawatts ng pagkonsumo ng kuryente kailangan para diyan.

Gayunpaman, ang processor sa loob ng iyong tahanan kompyuter ay patuloy na magiging mas mahusay. Isang single core ngayon ay marami beses na mas mabilis kaysa sa mga lumang mainframe. Mayroon na kaming mga bahagi mula sa Intel na karibal sa buong server room mula noong 1990s. Ang iyong kinabukasan laptop hahawakan ang lokal AI mga gawain na may hindi kapani-paniwalang kadalian.

Ano ang Mukha ng Field ng Computational AI Bukas?

Ang exciting larangan ng computational ang agham ay ganap na pinaghahalo AI. Nakikita namin ang mga higanteng sistema na tumatakbo sa mga lugar tulad ng Los Alamos National Laboratory at Oak Ridge National Laboratory. Patuloy nilang itinutulak ang ganap na limitasyon ng kung ano ang a kompyuter kayang gawin.

Ang mga hinaharap na makina ay maayos na magkakahalo nang normal mga sentral na yunit ng pagproseso gamit ang bagong teknolohiya. Makakakita tayo ng mas dalubhasa mga vector computer ginagamit. A vector mahusay ang chip para sa mga partikular na uri ng matematika na AI nagmamahal. Gagamitin nila massively parallel processing magsanay AI mas mabilis pa kaysa ngayon.

Ang tuktok mga supercomputer sa mundo ay patuloy na masira ang mga bagong tala ng bilis. Sa lalong madaling panahon, pag-uusapan natin ang tungkol sa mga exaflop sa halip na petaflops. At lahat ng ito computational sa kalaunan ay tutulo sa atin ang kapangyarihan. Gagawin nito ang bawat kompyuter ginagamit namin—mula sa mga server sa cloud hanggang sa tablet na nasa iyong kamay—mas mahusay, mas mabilis, at mas matalino.

Buod

Habang tinitingnan natin ang hindi kapani-paniwalang paglukso compute teknolohiya, malinaw na hinuhubog ng malawakang pagproseso ang ating kinabukasan. Mula sa advanced na pagsasanay AI sa pagtataya ng lagay ng panahon, ang matinding hardware ay ang hindi nakikitang gulugod ng modernong buhay.

• A supercomputer ay isang napakalaking kompyuter binuo upang magpatakbo ng kumplikadong matematika nang napakabilis.
• Ang pagganap ay karamihan sinusukat sa floating-point operations bawat pangalawa, kilala bilang a flop.
• AI umaasa nang husto sa computational kapangyarihan na ibinigay ng mga yunit ng pagpoproseso ng graphics (mga GPU).
• Mga modernong pasilidad gumamit ng parallel processing upang hatiin ang isang malaking trabaho sa kabuuan daan-daan o libu-libo ng chips.
• Cloud computing gumagawa high-performance computing naa-access sa mas maliliit na negosyo.
• Ang larangan ng computational patuloy na lumalaki ang agham, itinutulak ng mga lab at bago processor mga disenyo.