Công nghệ di chuyển cực kỳ nhanh chóng. Ngày nay, bạn có thể mua máy tính bảng tiêu chuẩn hoặc máy tính xách tay cơ bản cho khu học chánh. Tuy nhiên, điều kỳ diệu thực sự của tương lai sẽ xảy ra ở rất xa trong các trung tâm dữ liệu khổng lồ. Những cỗ máy khổng lồ xử lý hàng núi thông tin để làm cho thiết bị điện tử hàng ngày của chúng ta thông minh hơn và nhanh hơn. Bài đăng này giải thích sức mạnh tính toán khổng lồ và AI định hình các tiện ích mà tất cả chúng ta dựa vào như thế nào. Hãy đọc tiếp để biết phần cứng tiêu dùng của ngày mai được thiết kế như thế nào bởi các hệ thống tiên tiến nhất hiện nay.

Chính xác thì siêu máy tính là gì và nó tính toán như thế nào?

A siêu máy tính về cơ bản là rất cao máy tính mạnh mẽ. Nó đặc biệt được thiết kế để chạy những nhiệm vụ đồ sộ. Nó có thể dễ dàng giải quyết các vấn đề phức tạp mà một chiếc máy bình thường không thể xử lý được. Khi các kỹ sư đo lường hiệu suất của siêu máy tính, họ không xem xét tốc độ xung nhịp tiêu chuẩn như bạn làm trên PC ở nhà. Thay vào đó, tốc độ của nó là được đo bằng các phép toán dấu phẩy động trên mỗi thứ hai. Chúng tôi thường gọi đây là thất bại.

Để đạt được điều đáng kinh ngạc này mức độ hiệu suất, một đơn siêu máy tính có thể chứa hàng chục ngàn bộ xử lý. Những bộ phận nhỏ này phối hợp rất chặt chẽ với nhau để hoạt động như một bộ não khổng lồ. lớn siêu máy tính được tạo ra của các mảnh vật lý nhỏ hơn được nhóm thành các nút tính toán. Những cái này nút tính toán giải quyết những mảnh nhỏ của một câu đố lớn cùng một lúc. Họ xử lý hàng nghìn tỷ tính toán mỗi giây với tốc độ chóng mặt.

đồ sộ này tính toán quyền lực là thực sự quan trọng cho hiện đại trí tuệ nhân tạo. Cho dù dự đoán xu hướng mua sắm hay đào tạo trợ lý giọng nói thông minh, trí tuệ nhân tạo cần nguồn lực lớn. Siêu máy tính cũng được sử dụng để kiểm tra các thiết kế phần mềm và phần cứng cuối cùng sẽ xuất hiện trên các thiết bị tiêu dùng. Mọi máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh mới đều được hưởng lợi từ công việc nặng nhọc được thực hiện bởi một siêu máy tính rất lâu trước khi sản phẩm lên kệ.

Siêu máy tính đã bắt đầu như thế nào trong lịch sử máy tính?

Câu chuyện của siêu máy tính bắt đầu từ nhiều thập kỷ trước. các siêu máy tính đầu tiên ra đời khi các nhà khoa học và kỹ sư quân sự đầu tiên muốn có tốc độ cao hơn. Seymour Cray là một nhân vật huyền thoại trong thời kỳ đầu này. Ông đã thiết kế nổi tiếng CDC 6600 trong khi làm việc tại Tập đoàn dữ liệu kiểm soát. Nhiều nhà sử học gọi CDC 6600 điểm khởi đầu thực sự của hiện đại công nghệ máy tính.

Trước khi chiếc máy đó xuất hiện, các dự án khác như IBM7030 đã tồn tại. Cụ thể, IBM 7030 Căng đã cố gắng vượt qua giới hạn những gì máy móc có thể làm. Tuy nhiên, Seymour Cray đã sử dụng những thiết kế làm mát thông minh và hệ thống dây điện dày đặc để làm cho chiếc máy của mình nhanh hơn nhiều. Sớm sử dụng siêu máy tính các kiểu nối dây độc đáo để giảm độ trễ tín hiệu giữa các bộ phận. Chúng khác biệt rất nhiều so với bất kỳ thứ gì khác được xây dựng vào thời điểm đó.

Quay lại những ngày đầu đó, tốc độ của máy đôi khi được đánh giá đơn giản bằng triệu lệnh mỗi giây. Điều đó có vẻ cực kỳ chậm ngày hôm nay! Bây giờ, hiện đại trí tuệ nhân tạo người mẫu đòi hỏi nhiều hơn thế. Nhưng những ngày đầu đó đã tạo tiền đề. Họ đã chứng minh rằng con người có thể chế tạo ra những cỗ máy khổng lồ để xử lý những phép toán điên rồ.

Tại sao máy tính thông thường lại khác với máy tính hiệu suất cao?

Hãy nghĩ về thiết bị đang nằm trên bàn của bạn ngay bây giờ. Một máy tính để bàn tiêu chuẩn hoặc một doanh nghiệp Laptop 16 Inch DS160N95 rất tốt cho công việc hàng ngày. Máy tính thông thường thường có một chính duy nhất bộ xử lý. Họ có thể có một số ít lõi CPU. Nhưng một máy tính hiệu suất cao là một con thú hoàn toàn khác.

Một cơ bản hệ thống máy tính xử lý công việc của một người tại một thời điểm. Nó có thể sử dụng một tiêu chuẩn hệ điều hành như Windows hay Android. Ngược lại, những cỗ máy nghiên cứu khổng lồ chứa hàng chục ngàn của các bộ phận. Họ có hàng chục nghìn nút làm việc cùng một lúc. Khi bạn gõ vào một máy tính xách tay, bạn cảm thấy nó rất nhanh. Nhưng nó không thể chạy toàn cầu trí tuệ nhân tạo mô phỏng hoặc mô hình hóa bộ gen của con người.

hàng ngày của bạn máy tính cá nhân được xây dựng với chi phí thấp, tính di động và nhiệt độ thấp. Một cơ sở khổng lồ phải quản lý cực kỳ cẩn thận điện năng tiêu thụ. Một tiêu chuẩn máy tính xách tay nhấm nháp pin từ từ. Một cơ sở dữ liệu khổng lồ sử dụng đủ năng lượng để thắp sáng một thị trấn nhỏ!

• Máy tính xách tay: 1 CPU, RAM 8-16 GB, chạy bằng pin, dành cho 1 người dùng.
• Siêu máy tính: Hàng triệu lõi, hàng petabyte RAM, cần một nhà máy điện được xây dựng cho các bộ dữ liệu khổng lồ.

Xử lý song song tối ưu hóa cụm máy tính như thế nào?

Để làm cho máy móc nhanh hơn, các kỹ sư liên kết hàng nghìn chiếc máy với nhau. Điều này tạo ra một mạng lưới khổng lồ được gọi là cụm. Bên trong một cụm, các bộ phận phải nói nhanh. Họ sử dụng một thiết bị đặc biệt, tốc độ cao kết nối hệ thống cáp. Điều này giúp tối ưu hóa luồng dữ liệu giữa tất cả các phần.

kỹ sư sử dụng xử lý song song để phân chia khối lượng công việc. Về cơ bản, siêu máy tính là một hình thức của xử lý song song. Nó chia một công việc lớn thành những phần nhỏ. Sau đó, hàng trăm hoặc hàng nghìn số chip giải quyết các bit đó cùng một lúc. Ý tưởng đơn giản này của sự song hành là điều làm nên điều kỳ diệu. Hãy nghĩ về việc nấu một bữa ăn khổng lồ: một đầu bếp mất nhiều thời gian nhưng hàng trăm đầu bếp cùng làm việc sẽ hoàn thành chỉ trong vài phút.

từ siêu máy tính đôi khi được sử dụng đồng nghĩa với HPC (tính toán hiệu năng cao). Để quản lý một nặng khối lượng công việc, phần mềm điều khiển phải rất thông minh. Hôm nay, trí tuệ nhân tạo các chương trình được xây dựng để trải rộng một cách hoàn hảo trên một cụm. Kỹ thuật này được gọi là xử lý song song ồ ạt. Nó mang lại cho toàn bộ hệ thống một cách đáng kinh ngạc thông lượng và hiệu quả.

AI sẽ vượt qua ranh giới của sức mạnh tính toán như thế nào?

Hôm nay, trí tuệ nhân tạo là động lực lớn nhất của ngành công nghệ. Đào tạo người mới trí tuệ nhân tạo đòi hỏi một lượng lớn tính toán. Có cụ thể những vấn đề đòi hỏi toán cực đoan để giải quyết. các các phép tính phức tạp và lớn được sử dụng bởi mạng lưới thần kinh thật đáng kinh ngạc. Trên thực tế, các phép tính lớn được sử dụng bởi siêu máy tính hôm nay hầu như chủ yếu dành cho trí tuệ nhân tạo nghiên cứu.

Để xử lý việc nặng nề này tính toán tải, chip tiêu chuẩn thôi là chưa đủ. Chúng tôi phụ thuộc rất nhiều vào đơn vị xử lý đồ họa hoặc GPU. A đồ họa chip hoàn toàn hoàn hảo cho trí tuệ nhân tạo. Nó giải được nhiều bài toán đơn giản cùng một lúc. Các công ty như Intel và Nvidia xây dựng các bộ phận cụ thể chỉ vì lý do này.

Những cái này trí tuệ nhân tạo nhiệm vụ cải thiện các tiện ích bạn mua hàng ngày. Ví dụ: tính năng camera thông minh trongMáy tính bảng 10,1 inch X12 Pro dựa vào trí tuệ nhân tạo những mô hình ban đầu được đào tạo trên những cỗ máy lớn. Điều đáng kinh ngạc sức mạnh xử lý của một cơ sở khổng lồ cuối cùng sẽ làm cho chiếc máy tính bảng nhỏ của bạn trở nên thông minh hơn và hữu ích hơn.

Điện toán đám mây so với HPC cục bộ: Cái nào thắng cho AI quy mô lớn?

Không phải ai cũng có đủ tiền để mua một cơ sở máy chủ khổng lồ. Đây chính xác là nơi điện toán đám mây bước vào. Điện toán đám mây cho phép các công ty thuê điện qua internet. Bạn nhận được tính toán hiệu năng cao mà không cần phải xây dựng một căn phòng khổng lồ, ồn ào với đầy đủ máy chủ.

cho quy mô lớn trí tuệ nhân tạo dự án, đám mây thật tuyệt vời. Bạn có thể thuê một phần nhỏ của siêu máy tính nhanh nhất thế giới chỉ trong vài giờ. các tính toán hiệu năng cao thế giới đã hoàn toàn chấp nhận ý tưởng này. Nó làm cho HPC có thể tiếp cận được với các thương hiệu và trường học nhỏ hơn.

Tuy nhiên, việc sở hữu phần cứng cục bộ vẫn là vấn đề đối với một số người. Một số dữ liệu có độ bảo mật cao không thể chuyển lên đám mây công cộng. Vì vậy, các công ty xây dựng mini của riêng họ HPC phòng. Cho dù bạn thuê nó trực tuyến hay mua nó, bạn cần số lượng lớn tính toán nguồn lực để duy trì tính cạnh tranh trong thời đại ngày nay trí tuệ nhân tạo cuộc đua.

"Đám mây đã dân chủ hóa khả năng tiếp cận sức mạnh tính toán cực cao. Giờ đây, bất kỳ công ty khởi nghiệp nào cũng có thể đào tạo mô hình AI."

Dự báo thời tiết thay đổi như thế nào nhờ siêu máy tính?

Một trường hợp sử dụng cổ điển cho các máy lớn là dự báo thời tiết. Có thể sử dụng siêu máy tính để dự đoán những cơn bão dữ dội và sự thay đổi khí hậu. Các cơ quan như Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào họ. Họ ăn hàng tỷ điểm dữ liệu từ vệ tinh mỗi ngày.

Họ sử dụng đại dương dữ liệu này để mô phỏng bầu không khí. Bằng cách này, họ có thể dự đoán hiện tượng thời tiết cực đoan ngày trước khi chúng xảy ra. Họ cung cấp thời gian thực cảnh báo cứu mạng sống và tài sản. Điều này đòi hỏi phải thực hiện phép toán phức tạp hàng triệu lần mỗi giây.

các tính toán mô hình thời tiết khá giống với trí tuệ nhân tạo các mô hình. Cả hai đều cần lượng dữ liệu khổng lồ để tìm hiểu. Một đĩa đơn tính toán có thể không mất nhiều thời gian để bình thường máy tính. Nhưng thực hiện hàng tỷ việc đó cùng một lúc đòi hỏi phải có sức mạnh chuyên tâm và nghiêm túc.

Vai trò của siêu máy tính có mục đích đặc biệt trong AI là gì?

Đôi khi, một chiếc máy thông thường không phải là công cụ tốt nhất cho công việc. Đây là lúc siêu máy tính có mục đích đặc biệt tỏa sáng. Chúng được xây dựng từ đầu cho một công việc cụ thể. Họ là được thiết kế để chạy một loại chính xác của tính toán một cách hoàn hảo mà không lãng phí năng lượng vào bất cứ điều gì khác.

Ví dụ, các nhà nghiên cứu chế tạo máy móc chỉ để nghiên cứu cơ học lượng tử. Thể chất kiến trúc được điều chỉnh dành riêng cho khoa học chính xác đó. trong trí tuệ nhân tạo trên thế giới, các công ty xây dựng chip tùy chỉnh chỉ dành cho mạng lưới thần kinh. Đây không phải là máy tính thông thường chạy trình duyệt hoặc trình xử lý văn bản.

Bởi vì họ tập trung hoàn toàn vào một thứ nên họ làm việc cực kỳ hiệu quả. Họ có thể dễ dàng bị 10 lần thực hiện công việc đó nhanh hơn một cỗ máy thông thường. Họ không lãng phí năng lượng hàng ngày hệ điều hành. Họ chỉ xử lý những con số mà họ đã xây dựng để xử lý. Cái này hiệu suất cao cho phép tạo ra những đột phá trong trí tuệ nhân tạo điều đó là không thể cách đây một thập kỷ.

Một ngày nào đó siêu máy tính sẽ phù hợp với máy tính xách tay?

Công nghệ luôn co lại theo thời gian. Rất siêu máy tính nhanh nhất từ hai mươi năm trước hầu như không có sức mạnh của một chiếc điện thoại thông minh hiện đại. Vì vậy, liệu những gã khổng lồ ngày nay cuối cùng có phù hợp với một gã khổng lồ nhỏ không? máy tính xách tay? Câu trả lời là có và không.

Siêu máy tính hiện đại có khối lượng vật lý lớn. Ví dụ, một số máy đạt đến tốc độ ngoạn mục tốc độ 442 petaflop. (A petaflop là một triệu triệu phép tính dấu phẩy động mỗi giây). Đơn giản là bạn sẽ không phù hợp với nhiều nhiệt và năng lượng như vậy trong một máy tính xách tay bất cứ lúc nào sớm! Một thiết bị như của chúng tôi Laptop 14.1 inch siêu bền DS141 cực kỳ khó khăn, nhưng nó không thể xử lý được megawatt điện điện năng tiêu thụ cần thiết cho việc đó.

Tuy nhiên, bộ xử lý trong nhà của bạn máy tính sẽ tiếp tục tốt hơn nhiều. Một đĩa đơn cốt lõi hôm nay nhiều lắm nhanh hơn lần hơn các máy tính lớn cũ. Bây giờ chúng tôi có các bộ phận từ Intel sánh ngang với toàn bộ phòng máy chủ từ những năm 1990. Tương lai của bạn máy tính xách tay sẽ xử lý địa phương trí tuệ nhân tạo nhiệm vụ một cách dễ dàng đáng kinh ngạc.

Lĩnh vực AI tính toán ngày mai sẽ như thế nào?

Sự thú vị lĩnh vực tính toán khoa học đang hòa trộn hoàn toàn với trí tuệ nhân tạo. Chúng tôi thấy các hệ thống khổng lồ hoạt động ở những nơi như Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos và Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge. Họ liên tục đẩy những giới hạn tuyệt đối của những gì một máy tính có thể làm được.

Máy móc trong tương lai sẽ kết hợp liền mạch giữa bình thường bộ xử lý trung tâm với công nghệ hoàn toàn mới. Chúng ta sẽ thấy chuyên biệt hơn máy tính vector đang được sử dụng. A vectơ chip rất tốt cho các loại toán cụ thể trí tuệ nhân tạo yêu. Họ sẽ sử dụng xử lý song song ồ ạt đào tạo trí tuệ nhân tạo thậm chí còn nhanh hơn ngày nay.

Đỉnh cao siêu máy tính trên thế giới sẽ tiếp tục phá kỷ lục tốc độ mới. Chẳng bao lâu nữa, chúng ta sẽ nói về exaflops thay vì petaflop. Và tất cả điều này tính toán sức mạnh cuối cùng sẽ nhỏ giọt xuống chúng ta. Nó sẽ làm cho mọi máy tính chúng tôi sử dụng—từ máy chủ trên đám mây đến máy tính bảng trong tay bạn—tốt hơn, nhanh hơn và thông minh hơn nhiều.

Tóm tắt

Khi chúng ta nhìn vào những bước nhảy vọt đáng kinh ngạc trong tính toán công nghệ, rõ ràng là quá trình xử lý quy mô lớn sẽ định hình tương lai của chúng ta. Từ đào tạo nâng cao trí tuệ nhân tạo cho đến dự báo thời tiết, phần cứng cực đoan là xương sống vô hình của cuộc sống hiện đại.

• A siêu máy tính là một đồ sộ máy tính được xây dựng để chạy các phép toán phức tạp rất nhanh.
• Hiệu suất chủ yếu là được đo bằng các phép toán dấu phẩy động trên mỗi thứ hai, được gọi là thất bại.
• trí tuệ nhân tạo phụ thuộc rất nhiều vào tính toán năng lượng được cung cấp bởi đơn vị xử lý đồ họa (GPU).
• Cơ sở vật chất hiện đại sử dụng xử lý song song để phân chia một công việc lớn hàng trăm hoặc hàng nghìn của chip.
• Điện toán đám mây làm cho tính toán hiệu năng cao có thể tiếp cận được với các doanh nghiệp nhỏ hơn.
• các lĩnh vực tính toán khoa học tiếp tục phát triển, được thúc đẩy bởi các phòng thí nghiệm và các phương pháp mới bộ xử lý thiết kế.