Зеттамасштабные вычисления

Дзеттамасштабные вычисления относятся к вычислительным системам, способным вычислять не менее «10 ²¹ IEEE 754 операций двойной точности (64-бит) (умножения и/или сложения) в секунду ( зетта -флопс )». ^[1] Это показатель производительности суперкомпьютера , и по состоянию на июль 2022 г. ^[update] является гипотетическим барьером производительности. ^[2] Компьютерная система Zettascale могла бы за одну секунду генерировать больше данных с плавающей запятой, чем было сохранено всеми цифровыми средствами на Земле в первом квартале 2011 года. ^{[ нужна ссылка ]}

Определения

Операции с плавающей запятой в секунду (FLOPS) являются одним из показателей производительности компьютера . FLOPS могут записываться с разными мерами точности, однако стандартная мера (используемая списком суперкомпьютеров TOP500 ) использует 64 бита ( формат с плавающей запятой двойной точности ) операций в секунду с использованием High Performance LINPACK (HPLinpack) бенчмарка . ^[3]^[4]

Прогнозы

В 2018 году китайские учёные предсказали, что первая зеттамасштабная система будет собрана в 2035 году. ^[5] Этот прогноз выглядит правдоподобным с исторической точки зрения, поскольку на переход от терамасштабных машин потребовалось около 12 лет (10 ¹²) в петамасштабные системы (10 ¹⁵), а затем еще 14 лет на переход на экзафлопсные компьютеры (10 ¹⁸). ^[5]

Ученые прогнозируют, что зеттамасштабные системы, скорее всего, будут ориентированы на данные; это предложение означает, что компоненты системы будут перемещаться в данные, а не наоборот, поскольку объемы данных в будущем, как ожидается, будут настолько большими, что перемещение данных будет слишком дорогим. Также прогнозируется, что системы zettascale будут децентрализованы, поскольку такая модель может быть кратчайшим путем к достижению производительности zettascale, когда миллионы менее мощных компонентов связаны и работают вместе, образуя коллективный гиперкомпьютер, который более мощный, чем любая отдельная машина. . ^[5] Такие децентрализованные системы могут быть разработаны для имитации сложных биологических систем, а следующая кибернетическая парадигма может быть основана на жидких кибернетических системах с воплощенными интеллектуальными решениями. ^[6]^{[ нужны разъяснения ]}

Возможная конфигурация

Китая Национальный университет оборонных технологий предлагает следующие показатели: ^[7]

Потребляемая мощность: 100 МВт
Энергоэффективность: 10 терафлопс/ватт
Пиковая производительность на узел: 10 петафлопс
Пропускная способность связи между узлами: 1,6 терабит/сек.
Пропускная способность ввода-вывода: от 10 до 100 петабайт/сек.
Емкость хранилища: 1,0 зеттабайт.
Площадь помещения: 1000 квадратных метров.

Проблемы

Поскольку закон Мура приближается к своим естественным пределам, суперкомпьютеры столкнутся с серьезными физическими проблемами при переходе от экзафлопсных систем к зетта-масштабным, что делает десятилетие после 2020 года жизненно важным периодом для разработки ключевых методов высокопроизводительных вычислений. ^[8] Многие прогнозисты, включая самого Гордона Мура , ^[9] Ожидается, что закон Мура прекратит свое действие примерно к 2025 году. ^[10]^[11] Еще одной проблемой для достижения производительности зетташкала может стать огромное потребление энергии. ^[12]^[13]

Приложения

Компьютеры Zettascale смогут точно прогнозировать глобальную погоду на две недели в будущем. ^[14]
Расчеты в масштабе Zettascale также смогут значительно сократить время, необходимое для астрофизического моделирования таких редких явлений, как черные дыры, слияния нейтронных звезд и сверхновые. Например, расчет трехмерной модели нестабильности ударной волны коллапса ядра сверхновой, который занимает 1 миллион часов на петафлопсных компьютерах и 1000 часов на эксафлопсных машинах, на зеттафлопсных системах может быть выполнен всего за один час. ^[15]
Системы зетта- или йотта-шкалы могут точно моделировать весь человеческий мозг. ^[16]

См. также

Ссылки

^ «Что такое зеттафлопс? — Определение с сайта WhatIs.com» . WhatIs.com . Проверено 24 августа 2021 г.
^ Фельдман, Майкл (11 декабря 2018 г.). «Суперкомпьютеры приближаются к экзистенциальному кризису» . top500.org . Проверено 24 августа 2021 г.
^ «ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ» . www.top500.org . Проверено 23 июня 2020 г.
^ Когге, Питер, изд. (1 мая 2008 г.). Исследование ExaScale Computing: Технологические проблемы при создании ExaScale систем (PDF) . Правительство Соединенных Штатов . Проверено 28 сентября 2008 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Август 2020 г., Джоэл Халили 29 (29 августа 2020 г.). «Признаюсь, меня пугает следующее поколение суперкомпьютеров» . ТехРадар . Проверено 24 августа 2021 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Чиолерио, Алессандро; Дрейпер, Томас К.; Йост, Карстен; Адамацкий, Андрей (2019). «Электрические свойства сольватированных тектомеров: на пути к зеттамасштабным вычислениям» . Передовые электронные материалы . 5 (12): 1900202. doi : 10.1002/aelm.201900202 . S2CID 204646269 .
^ «Будут ли 1000 суперкомпьютеров ExaFlop результатом грубого масштабирования или новых технологий? | NextBigFuture.com» . nextbigfuture.com . Проверено 6 октября 2021 г.
^ Ляо, Сян-кэ; Лу, Кай; Ян, Цань-цюнь; Ли, Цзинь-вэнь; Юань, Юань; Лай, Мин-че; Хуан, Ли-бо; Лу, Пинь-Цзин; Фанг, Цзянь-бин; Рен, Цзин; Шен, Цзе (1 октября 2018 г.). «Переход от экзафлопсных вычислений к зетташкальным: проблемы и методы» . Границы информационных технологий и электронной техники . 19 (10): 1236–1244. дои : 10.1631/FITEE.1800494 . ISSN 2095-9230 . S2CID 53819223 . Проверено 24 августа 2021 г.
^ Кросс, Тим. «По закону Мура» . Ежеквартальный журнал Economist Technology . Проверено 13 марта 2016 г. диаграмма: «Вера нет Мура» Избранные предсказания конца закона Мура
^ Кумар, Сухас (2012). «Фундаментальные ограничения закона Мура». arXiv : 1511.05956 [ cond-mat.mes-hall ].
^ Макбрайд, Стивен (23 апреля 2019 г.). «Эти три вычислительные технологии превзойдут закон Мура» . Форбс . Проверено 24 августа 2021 г.
^ Морган, Джеймс (18 октября 2013 г.). «IBM представляет компьютер, питаемый «электронной кровью» » . Новости Би-би-си . Проверено 4 октября 2021 г.
^ Хейс, Брайан (22 июля 2014 г.). «Создан для скорости: проектирование экзафлопсных компьютеров» . Гарвардский университет . Проверено 4 октября 2021 г.
^ ДеБенедиктис, Эрик П. (2005). «Обратимая логика для суперкомпьютеров» . Материалы 2-й конференции по передовым технологиям . АКМ Пресс. стр. 391–402. ISBN 1-59593-019-1 .
^ "Суперкомпьютеры достигают производительности в зеттафлопс | "Будущее сейчас" " (in Russian). futurenow.ru . Retrieved 29 September 2021 .
^ Киркпатрик, Кей (2019). «БИОЛОГИКА: Биологические вычисления» (PDF) . Университет Иллинойса .

Внешние ссылки

[2021-definition-1] «Что такое зеттафлопс? — Определение с сайта WhatIs.com» . WhatIs.com . Проверено 24 августа 2021 г.

[2018-12-11-T500-2] Фельдман, Майкл (11 декабря 2018 г.). «Суперкомпьютеры приближаются к экзистенциальному кризису» . top500.org . Проверено 24 августа 2021 г.

[top500faq-3] «ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ» . www.top500.org . Проверено 23 июня 2020 г.

[2008-exascalereport-4] Когге, Питер, изд. (1 мая 2008 г.). Исследование ExaScale Computing: Технологические проблемы при создании ExaScale систем (PDF) . Правительство Соединенных Штатов . Проверено 28 сентября 2008 г.

[TR-5] Jump up to: ^а ^б ^с Август 2020 г., Джоэл Халили 29 (29 августа 2020 г.). «Признаюсь, меня пугает следующее поколение суперкомпьютеров» . ТехРадар . Проверено 24 августа 2021 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[6] Чиолерио, Алессандро; Дрейпер, Томас К.; Йост, Карстен; Адамацкий, Андрей (2019). «Электрические свойства сольватированных тектомеров: на пути к зеттамасштабным вычислениям» . Передовые электронные материалы . 5 (12): 1900202. doi : 10.1002/aelm.201900202 . S2CID 204646269 .

[7] «Будут ли 1000 суперкомпьютеров ExaFlop результатом грубого масштабирования или новых технологий? | NextBigFuture.com» . nextbigfuture.com . Проверено 6 октября 2021 г.

[8] Ляо, Сян-кэ; Лу, Кай; Ян, Цань-цюнь; Ли, Цзинь-вэнь; Юань, Юань; Лай, Мин-че; Хуан, Ли-бо; Лу, Пинь-Цзин; Фанг, Цзянь-бин; Рен, Цзин; Шен, Цзе (1 октября 2018 г.). «Переход от экзафлопсных вычислений к зетташкальным: проблемы и методы» . Границы информационных технологий и электронной техники . 19 (10): 1236–1244. дои : 10.1631/FITEE.1800494 . ISSN 2095-9230 . S2CID 53819223 . Проверено 24 августа 2021 г.

[TheEconomist_Cross-9] Кросс, Тим. «По закону Мура» . Ежеквартальный журнал Economist Technology . Проверено 13 марта 2016 г. диаграмма: «Вера нет Мура» Избранные предсказания конца закона Мура

[10] Кумар, Сухас (2012). «Фундаментальные ограничения закона Мура». arXiv : 1511.05956 [ cond-mat.mes-hall ].

[11] Макбрайд, Стивен (23 апреля 2019 г.). «Эти три вычислительные технологии превзойдут закон Мура» . Форбс . Проверено 24 августа 2021 г.

[12] Морган, Джеймс (18 октября 2013 г.). «IBM представляет компьютер, питаемый «электронной кровью» » . Новости Би-би-си . Проверено 4 октября 2021 г.

[13] Хейс, Брайан (22 июля 2014 г.). «Создан для скорости: проектирование экзафлопсных компьютеров» . Гарвардский университет . Проверено 4 октября 2021 г.

[14] ДеБенедиктис, Эрик П. (2005). «Обратимая логика для суперкомпьютеров» . Материалы 2-й конференции по передовым технологиям . АКМ Пресс. стр. 391–402. ISBN 1-59593-019-1 .

[FN-15] "Суперкомпьютеры достигают производительности в зеттафлопс | "Будущее сейчас" " (in Russian). futurenow.ru . Retrieved 29 September 2021 .

[16] Киркпатрик, Кей (2019). «БИОЛОГИКА: Биологические вычисления» (PDF) . Университет Иллинойса .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]