超级计算的未来趋势

芯片组件的小型化只是故事的一半。在天平的另一边，你有超级计算机:自定义设置，为电力而建。2008年，IBM的Roadrunner突破了petaflop大关:每秒1千万亿次运算[来源:IBM］．(FLOPS代表“每秒浮点运算次数”，这是我们用来谈论用于科学计算的超级计算机的标准，就像我们在这篇文章中谈论的那样。)

用科学记数法来表示，千万亿次每秒的运算量是10^15次每秒。exaflop计算机——专家预测将于2019年问世——的运行速度为10^18，比我们现在看到的petaflop计算机快1000倍[来源:HTNT］．作为比较，截至2011年6月，世界上最快的500台超级计算机加起来的运算能力还不到60petaflops。继续到未来，zttaflops以同样的规模提高，到2030年，我们将达到每秒10^21次运算，然后是yottaflops，达到每秒10^24次运算[来源:排行］．

但这些数字到底意味着什么呢?首先，人们相信，到2025年，完全模拟人类大脑将成为可能，在10年内，千兆次浮点计算机应该能够提前两周准确预测整个天气系统。

所有这些力量都是有代价的。如果你曾经失败过散热器如果你的台式电脑死机了，或者把笔记本电脑放在大腿上超过几分钟，你就知道代价是什么了:电脑会消耗大量发热的能量。事实上，超级计算机开发人员面临的主要挑战之一是找到一种合理的方式来安装和使用强大的机器，而不会出现硬件故障或增加对地球的破坏。毕竟，天气模拟的主要用途之一将是监测碳和温度的波动，所以它不会很聪明地增加气候学家正在试图解决的问题!

任何计算机系统都只能在最糟糕的时候发挥作用，所以要保持它们的温度电路酷是主要的兴趣。事实上，超级计算机使用的能量有一半以上直接用于冷却。但是，由于超级计算的未来与其他前沿科学和未来主义议程紧密相连，生态问题对于高性能计算机工程师来说已经是一个非常重要的问题[来源:Jana］．绿色解决方案和能源效率是每个正在进行的超级计算机项目的一部分，事实上，红杉的效率是IBM超级计算机首次亮相时如此大张旗鼓的一个重要次要原因。

从用“自由空气”冷却——也就是用工程方法让外界空气进入系统——到最大限度地扩大表面积的硬件设计，科学家们试图在效率上和速度上一样创新。几个团队正在使用的最有趣的想法之一是，在一种导电液体中运行系统，这种液体吸收热量，然后通过管道通过计算机存储本身的结构。在加热水和房间的同时冷却设备，这个想法除了超级计算机站点之外还有很多应用，但TOP500榜单上的项目确实非常认真地对待这些想法。

解决生态和效率问题不仅对我们的星球是一个好主意，而且是让机器运转起来的必要条件。这可能不是这项研究能给我们带来的最迷人的应用，而你得到的是未来的趋势!

让我们来谈谈2025年到2030年将会发生什么，那时超级计算机能够绘制人脑地图【来源:Shuey］．雪城大学(Syracuse University)的一位科学家在1996年估计，我们大脑的记忆容量在1到10tb之间，可能在3tb左右[来源:MOAH]。当然，这并不是一个非常有用的比较，因为我们的大脑与计算机的工作方式不同。但在未来20年内，计算机应该能够像我们的大脑一样工作!

同样，超级计算机已经在绘制和影响人类基因组、提出解决方案和预测遗传医疗问题和偏好方面发挥了作用，人类大脑的精确模型将意味着诊断、治疗以及我们对人类思想和情感复杂性的理解方面的巨大飞跃。与成像技术相结合，医生将能够精确定位问题区域，模拟不同形式的治疗，甚至找到从一开始就困扰我们的许多问题的根源。可植入和移植的芯片和其他技术可以帮助监测甚至改变血清素和其他与情绪障碍有关的大脑化学物质的水平，而主要的大脑功能障碍和损伤可以简单地逆转。

除了医学上的进步，这项技术还将帮助我们实现人工智能(AI)。虽然中等性能的计算能力已经为我们提供了一些强大的人工智能——更不用说智能系统已经为我们推荐了定制的电视、电影、关于人工智能算法的书籍，或者我们与Siri和类似的虚拟智能程序聊天的时间——但类似人类的“思维”复杂性意味着真正的人工智能的应用。想象一下，Web MD实际上像医生一样对您提出的问题给予专家级别的关注。然后，将这个概念从医疗问题扩展到虚拟专家，在一个舒适的对话环境中解释你需要知道的任何事情。

人们希望，到2030年，千兆次浮点运算的超级计算机能够精确模拟至少两周内的整个地球天气系统[来源:索普］．我们说的是对我们整个星球和生态圈99%到100%的精确模拟，只要按一下按钮，就可以进行本地和全球的预测。抛开灾难不谈，这似乎是一个相对专业的应用程序——除了安排婚礼或度假之外，你上一次需要提前几周或几个月知道天气预报是什么时候?但考虑到这里信息的规模。18luck手机登录

地球气候是一个如此复杂的系统，它经常被引用在混沌理论的讨论中，我们大多数人甚至可以理解的最复杂的数量:“巴西蝴蝶翅膀的扇动是否引发了德克萨斯州的龙卷风?”是菲利普·梅里利斯在1972年第一次提出的经典问题(尽管在这个背景下气象复杂性的概念可以追溯到1890年的Poincaré)[来源:Wolchover］．当你这样想的时候，很难想象有一个比我们的天气模式和系统更复杂的系统在更大的范围内。

粮食生产和农业，天气对其他大型科学项目的影响(例如航天飞机发射或极地探险)，以及先发制人的救灾只是这种计算能力给我们带来的一些重大变化，甚至是挽救生命的变化。

当然，天气系统只是冰山一角，在这里:如果你能想象出完美的模拟天气模式，这只是一个跳跃，任何类似的巨大而复杂的系统的正确建模。整个星球和世界都可以在未来超级计算机的硅和电中实现。

我们大多数人都熟悉在线多人游戏环境，还记得像“第二人生”这样的人工环境风靡一时的时候。虚拟现实成为科幻小说的热门话题至少已经有一个世纪了。但是，当你把这些想法与超级计算的能力放在一起时，游戏和角色扮演环境变得比娱乐更有用。

毫无疑问，随着“第二人生”(Second Life)和“黑客帝国”(the Matrix)的发展，以及随之而来的文化和社会变革，我们日常生活中的数据叠加概念是所有这些力量更令人兴奋和有用的应用。有导游的历史之旅，充满活力全球定位系统(GPS)餐厅指南和网上餐厅评论已经显示出这项技术尚处于起步阶段。18新利最新登入但是想象一下，加快这些天气模式的模拟，加入混乱的元素，如人类的思想和行为，你可以测试土木工程，城市规划，甚至食物和资源不平等的理论。

超级计算机不需要猜测这些信息，尽管它们在这方面很擅长:它们可以从每一个可能的来源获取信18luck手机登录息——从最新的趋势推文到交通模式到电网使用情况——并从中创建实时模型，不仅可以调节正在发生的因素，还可以为未来做计划。轮流停电、天然气短缺，甚至像奥运会这样人口众多的活动期间的交通拥堵都将成为过去。

与普遍的无线网络互联网准备接管国家和世界，为下一代提供超过4G的连接，真正强大的模拟世界将很快与我们已经生活的世界没有什么不同，只是更好。它将更有信息，更个性化，最重要的是，使我们作为个人和作为一个文明，能够将这些信息发挥到最好的作用。18luck手机登录所有这些信息和动态可能性都将通过18luck手机登录超级计算机的强大性能呈现给你，我们现在才开始投入使用。