चोटी के तेल से पहले पीक कंप्यूटिंग?

आज हम कैसांद्रा की शैली को ब्लॉग जगत में लोकप्रिय बनाने की कोशिश करेंगे - नकारात्मक भविष्यवाणियाँ। इसलिए, यह "अच्छी तरह से जाना जाता है" है कि सर्दियों के पास है, मानव जाति सब कुछ में विकास की सीमा तक पहुंच गई है, और हम नए शांत सदियों में अपरिहार्य रोलिंग से पहले आखिरी शांत दिन जीते हैं। तकनीकी आशावाद का अंतिम स्रोत और प्रगति का सबसे महत्वपूर्ण प्रतीक जिसने पिछले 20 वर्षों से ग्रह पर कई स्थिर प्रक्रियाओं का विरोध किया है, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक का तेजी से विकास हुआ है। समय आ गया है कि इस क्षेत्र से आवरणों को फाड़ दिया जाए।

ऐसा लगता है कि प्रगति अब पहले से कहीं अधिक तेज है और कोई भी स्मार्टफोन उपयोगकर्ता आपको अधिक से अधिक तेज प्रोसेसर के बारे में बताएगा जो नए मॉडल में दिखाई देते हैं। लेकिन सुदूर उत्तर में, यह पहले से ही दीवार के खिलाफ द्रुतशीतन था जिसने हमें संभोग से बचाया। जहां माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के अधिकतम प्रदर्शन की वास्तव में आवश्यकता है - सबसे उन्नत सीमाओं पर सुपर कंप्यूटर के क्षेत्र में - प्रगति बंद हो गई है।

जैसा कि आप ग्राफ से देख सकते हैं, तीन साल से शीर्ष सुपर कंप्यूटर का प्रदर्शन (प्रति सेकंड फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशंस में व्यक्त किया गया है - FLOPS) नहीं बढ़ रहा है। इसके अलावा, यदि आप घोषित योजनाओं को देखते हैं, तो आप आत्मविश्वास से कह सकते हैं कि आने वाले वर्ष में स्थिति कम से कम नहीं बदलेगी। तो शीर्ष सुपर कंप्यूटर के प्रदर्शन का ठहराव 2016 तक बढ़ जाएगा:




बिंदीदार रेखाएं 2016 के लिए शीर्ष-अंत सुपर कंप्यूटर के लिए घातीय विकास की प्रवृत्ति और पूर्वानुमान का संकेत देती हैं। संक्षेप में मातृ के बारे में: लेख में, उपसर्ग पालतू और कुल्हाड़ी का उपयोग किया जाता है। पेटाफ्लॉप्स - 10 ^ प्रति सेकंड 15 ऑपरेशन, और आवश्यक और चर्चित हजार गुना भविष्य - एक्साफ्लॉप्स, 10 ^ 18।


घातीय प्रवृत्ति को जारी रखने के लिए, सुपर कंप्यूटर को 2019 में एक्सफ्लॉप्स पैमाने पर पहुंचना चाहिए, और अब 2018 के लिए केवल 100 पेटाफ्लॉप्स अरोरा द्वारा योजनाबद्ध हैं। लेकिन वास्तव में समस्या क्या है?

मेरे अनुभव में, यहां तक ​​कि कई पेशेवर सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर डेवलपर्स आपको यह नहीं बता पाएंगे कि सुपर कंप्यूटर का महत्व क्या है। आधुनिक दुनिया में, व्यापक इंटरनेट की सदी में, एक जटिल कम्प्यूटेशनल कार्य को पूरा करने के लिए लोहे के रैक और प्रसंस्करण के लिए समर्पित विशाल हॉल 1960 -70 के दशक के कंप्यूटर युग की शुरुआत के रोमांटिक अतीत की नियति प्रतीत होते हैं। वास्तव में, आज भी एक व्यक्तिगत कंप्यूटर के संसाधन कई जटिल समस्याओं को हल करने के लिए पर्याप्त हैं, और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सर्वर आपको बड़ी कंपनियों की जरूरतों को पूरा करने की अनुमति देते हैं। लेकिन लोकप्रिय क्लाउड कंप्यूटिंग सेवाएं भी हैं जो आपको मामूली इनाम के लिए अंतहीन कंप्यूटिंग संसाधनों का वादा करती हैं।

लेकिन वास्तव में, सुपर कंप्यूटर एकमात्र ऐसी चीज है जो आज के सात-अरबवें मानवता को माल्थुसियन अभिशाप के डर के बिना विकसित और जीवित रहने का अवसर देता है।

सभी उन्नत कार्यों को केवल बहुत बड़ी कंप्यूटिंग शक्ति और एक सुपर कंप्यूटर की मदद से हल किया जा सकता है जहां कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के सभी घटकों को जितना संभव हो उतना अनुकूलित किया जाता है, इन समस्याओं को हल करने के लिए यह सबसे उपयुक्त उपकरण है। इसके अलावा, प्रत्यक्ष कंप्यूटर सिमुलेशन को सैद्धांतिक और प्रायोगिक अनुसंधान के अलावा अनुभूति की तीसरी वैज्ञानिक विधि के रूप में व्याख्या की जा सकती है। निराधार नहीं होने के लिए हम कुछ उदाहरण देते हैं।

मदर ऑयल के बारे में, जो लंबे समय तक शक्तिशाली कंप्यूटर के बिना खोजना लगभग असंभव था, हमने पहले ही लिखा थाऔर निष्कर्ष स्पष्ट था: सुबह शाम के तेल में एक सुपर कंप्यूटर, शाम को सुबह के तेल में एक सुपर कंप्यूटर। अन्य विषयों को देखते हैं।

विमानन

नए हवाई जहाज के डिजाइन में, कंप्यूटर सिमुलेशन ने 1979 में 1979 में 11 इकाइयों से एक पवन सुरंग में भौतिक परीक्षणों की संख्या को घटाकर 1995 में 11 कर दिया है और तब से मूल्य एक ही स्तर पर बना हुआ है। कुछ इस वजह से, हमारे विमान उसी जगह के बारे में बने रहे जहाँ वे थे। नेवियर-स्टोक्स समीकरणों के प्रत्यक्ष अनुप्रयोग के आधार पर एक मौलिक रूप से अधिक सटीक शारीरिक सिमुलेशन के लिए संक्रमण, 50 exaflops के आदेश की कम्प्यूटेशनल क्षमताओं की आवश्यकता है, अर्थात्, वर्तमान नेता की तुलना में 1000 गुना अधिक है - चीनी Tianhe-2 33 PetaFlops के साथ। इसी समय, बाहरी वायुगतिकी की गणना अभी भी अपेक्षाकृत सरल है - लेकिन, उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट इंजन में हजारों चलते हुए भाग होते हैं और आंतरिक प्रवाह के मॉडलिंग के लिए भी उच्च कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता होती है।


टर्बाइन ब्लेड (बाएं) और X-43 विमान के साथ मच नंबर = 7

थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के रूप में कम्प्यूटेशनल हाइड्रोडायनामिक्स

थर्मोन्यूक्लियर भौतिकी के क्षेत्र में, जो दिलचस्प रूप से tnenergy के एक सहयोगी द्वारा लिखा गया हैएक चुंबकीय जाल में उच्च तापमान प्लाज्मा मॉडलिंग में प्रगति के बिना टोकामक की अगली पीढ़ी का डिजाइन असंभव है। पहले से ही, 131 मिलियन डॉट के रिज़ॉल्यूशन वाले अंतरिक्ष में कई अरब कण मॉडल में भाग ले रहे हैं। इस तरह के पैमानों के लिए, सबसे शक्तिशाली पेटाफ्लॉप्स ऑर्डर सिस्टम का उपयोग किया जाता है और अच्छे परिणाम प्राप्त होते हैं, लेकिन यह स्पष्ट है कि बुनियादी सिद्धांतों पर पूर्ण सिमुलेशन की पर्याप्त सटीकता को मामूली 13 मिलियन गुना तक बढ़ाना होगा।


एक टोकामक जलवायु और मौसम में प्लाज्मा व्यवहार मॉडलिंग



जलवायु मॉडलिंग और सटीक मौसम पूर्वानुमान हमें अपने कार्यों को बेहतर ढंग से करने की अनुमति देते हैं - सुपर कंप्यूटर प्रदर्शन की वृद्धि के साथ पूर्वानुमान की सटीकता बढ़ती है। भविष्य में, बारिश और, तदनुसार, बाढ़ और कीचड़ की भविष्यवाणी करना संभव होगा। सूखे और फसल की विफलता।


आज, 4-दिन का मौसम पूर्वानुमान 1980 में एक-दिन के मौसम के पूर्वानुमान के समान सटीक है

तेजी से सटीक भविष्यवाणियों के लिए अधिक विस्तृत ग्रहों के पैमाने के मॉडल की आवश्यकता होती है, और सिमुलेशन सेल में लगातार कमी आवश्यक है। वर्तमान में, अल्पकालिक क्षेत्रीय पूर्वानुमानों के लिए मॉडल कोशिकाओं में 10x10 किमी के आयाम हैं, और दीर्घकालिक जलवायु मॉडल सैकड़ों किमी की कोशिकाओं के साथ एक ग्रिड का उपयोग करते हैं, जबकि सतह पर 1x1 किमी (अब की तुलना में 10,000 गुना बड़ा) और 100 मीटर के लंबवत पैमाने की आवश्यकता होती है। हां 1 सेकंड की अवधि के साथ, जो दो महीने के लिए 5 मिलियन सेकंड का मतलब है।

300x300 किमी की सेल के साथ एक आधुनिक मॉडल का एक उदाहरण।



चिकित्सा और जीव विज्ञान।

दवा कोई अपवाद नहीं है। आज, टॉप-एंड सुपर कंप्यूटर केवल व्यक्तिगत अल्ट्रा-छोटे भागों की कोशिकाओं का अनुकरण करने में सक्षम हैं:



आकृति में, टॉप-एंड सुपर कंप्यूटर पर कोशिका झिल्ली में आयन चैनलों के संचालन को मॉडलिंग करने का परिणाम है - और केवल लगभग 100 हजार अणु शामिल हैं। इसके अलावा, एक मानव कोशिका में अणुओं की कुल संख्या अरबों में है, और कोशिकाएं स्वयं लगभग क्वाड्रिलियन (10 ^ 14) हैं। नई दवाओं को प्राप्त करने और उन्हें बाजार में लाने की प्रक्रिया में 5-15 साल लगते हैं और अब ड्रैग डिजाइन में नई अवधारणाओं की चर्चा है। बस कल्पना करें कि आप इस प्रक्रिया को कितना तेज कर सकते हैं और दवाओं की प्रभावशीलता बढ़ा सकते हैं यदि आप स्थिति को बड़े पैमाने पर मॉडल करते हैं - रोगज़नक़ डीएनए से शुरू होता है, जो वास्तव में, इसके बारे में सभी जानकारी होती है और मानव शरीर के मॉडल के साथ समाप्त होती है, व्यक्तिगत व्यक्तिगत विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए।

वास्तविक सूची बहुत अधिक है, बहुत बड़ी है: वांछित गुणों, खगोल भौतिकी, परमाणु ऊर्जा और बहुत कुछ के साथ मौलिक रूप से नई सामग्री की खोज।

प्रदर्शक

बहीखाता प्रश्न यह उठता है: यदि लाभ इतने महान हैं, तो हम शक्तिशाली सुपर कंप्यूटरों में वास्तव में बड़ा पैसा क्यों नहीं लगाते हैं? तथ्य यह है कि अब तक हमारे पक्ष में एक घातांक रहा है, अर्थात्, मूर घातांक - हर 18-24 महीनों में ट्रांजिस्टर का घनत्व दोगुना हो जाता है, और हाल ही में जब तक, इसका मतलब यह है कि उत्पादकता भी दोगुनी हो जाती है।

इसलिए, गेमर्स के छात्रों को लगातार सवाल से परेशान किया गया था: "क्या मुझे आज $ 2000 रुपये में एक कंप्यूटर खरीदने या $ 1000 के लिए कुछ सरल लेने की आवश्यकता है?" वास्तव में, शेष $ 1000 के लिए 3-4 वर्षों में कंप्यूटर को कुछ अधिक शक्तिशाली खरीदना संभव होगा। यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि एक रैखिक फ़ंक्शन हमेशा घातांकता खो देता है और एक घातांक के मामले में एक शक्ति-कानून निर्भरता के बजाय प्रदर्शन के सर्वोत्तम समान रैखिक गुणा पर लागत गुणन पैदावार देता है। एक नियम के रूप में, छात्रों का बजट रबर नहीं था और विकल्प दूसरे विकल्प पर गिर गया था, लेकिन कभी-कभी वे इसमें शामिल होना चाहते थे, उन्होंने प्रसार विकल्प लिया और कुछ वर्षों के बाद वे इस पुराने कबाड़ में स्पष्ट दिखे।

इसी तरह की प्रक्रिया, लेकिन बहुत अधिक गंभीर वातावरण में, नए सुपर कंप्यूटरों की चर्चा के दौरान हुई। ज्यादातर मामलों में, एक अधिक उदार लेकिन उत्पादक रास्ता चुना गया था। यह महत्वपूर्ण है कि पिछले 20 वर्षों में, केवल तीन कंप्यूटरों की लागत $ 300 मिलियन से अधिक है और तीनों को संयुक्त राज्य अमेरिका के बाहर बनाया गया था: दो जापान में और एक चीन के आज के नेता, विश्व नेतृत्व के दावे वाले देशों में। वास्तव में, वास्तविक लाभों के अलावा, रेटिंग की पहली पंक्ति पर आपका खुद का सुपर कंप्यूटर होना राष्ट्रीय उन्नत विज्ञान के अस्तित्व को साबित करने में राष्ट्रीय गौरव का विषय बन गया है।

प्रदर्शक का अंत

साल-दर-साल, विस्मयादिबोधक सुना जाता है कि मूर का कानून अंत के करीब है और अब तक यह सभी डरावनी कहानियां हैं। लेकिन अगर आप चाहें, तो आप पहले से ही सर्वनाश के व्यक्तिगत घुड़सवारों को समझा सकते हैं:



ऊपर विभिन्न माइक्रोप्रोसेसर विनिर्देशों के लिए पांच रुझान हैं। मूर का नियम जारी है: नारंगी हर 18-24 महीनों में दोहरीकरण के साथ प्रति इकाई क्षेत्र में ट्रांजिस्टर की संख्या को इंगित करता है। 2005 के बाद से, पैरामीटर 100 गुना बढ़ गया है, लेकिन इसमें से इतना आनंद नहीं है - एक कोर का प्रदर्शन नीले रंग में चिह्नित है और उसी अवधि में वृद्धि 10 गुना से कम है। बाकी ट्रांजिस्टर कोर की संख्या बढ़ाने के लिए गए जो समानांतर (काले) में प्रसंस्करण कार्यों की अनुमति देते हैं।

2005 में, यह एक घड़ी आवृत्ति के साथ इंटेल प्रोसेसर 3.8 GHz एक घड़ी की गति के साथ एक प्रोसेसर खरीदते हैं, लेकिन अब इसके बाद के संस्करण 4 गीगा संभव था खरीद नहीं। यह सीधे ग्राफ को संदर्भित करता है: प्रोसेसर आवृत्ति, जो पहले आधी उत्पादकता वृद्धि के लिए जिम्मेदार थी, 2004 (हरा), साथ ही ऊर्जा की खपत (लाल) के बाद से बहुत अधिक नहीं बदली है, जो गर्मी लंपटता की संभावना पर आराम करती है।

ये रुझान सुपर कंप्यूटर की वास्तुकला में बिल्कुल सममित हैं। यदि हम आज के चीनी चैंपियन को लेते हैं, तो हमें सबसे अधिक ऊर्जा खपत संकेतक (18 मेगावाट), कंप्यूटिंग कोर की एक बड़ी संख्या, और यहां तक ​​कि पेटाफ्लॉप्स की कीमत पर एक प्रतिगमन दिखाई देता है। यह सब पिछले प्रतियोगी के रूप में उत्पादक के रूप में केवल दो बार सुपर कंप्यूटर बनाने की अनुमति देता है।

कम्युनिस्ट लाइन की खातिर बुर्जुआ प्रतिपादक को अस्वीकार करें!


चीनी साइबरनेटिक सैनिक इंटेल एक्सॉन प्रोसेसर से बुकमार्क हटाते हैं।

यदि कंप्यूटर बहुत महत्वपूर्ण हैं, तो क्यों न केवल चीनी मार्ग को जारी रखा जाए और सुपर कंप्यूटर को बड़ा किया जाए, और फिर इससे भी बड़ा? आपको यह समझने की आवश्यकता है कि पैमाने में एक रैखिक वृद्धि के कारण उत्पादकता में कोई भी वृद्धि न केवल डॉलर की कीमत में वृद्धि है, बल्कि ऊर्जा की खपत में भी इसी तरह की रैखिक वृद्धि है। यदि आप तीन मिलियन कोर के साथ एक चीनी राक्षस को लेते हैं और इसे 33 पेटाफ्लॉप से ​​स्तर 30 के स्तर तक बढ़ाने की कोशिश करते हैं, तो आपको दो दर्जन ब्रांड नए परमाणु रिएक्टरों के अनन्य उपयोग के लिए अलग सेट करने की आवश्यकता होगी, और यह उन सभी रिएक्टरों से मेल खाती है जो अब चीन में बनाए जा रहे हैं। यदि अभी भी किसी तरह बेल्ट को खींचने के लिए कसने के लिए अभी भी संभव है, तो इसके 20'000 रिएक्टरों के साथ 30 ZettaFlops का स्तर हमेशा के लिए हमारे पास बंद है।

क्या और कोई रास्ता है

क्या प्रदर्शक को जारी रखना संभव है? आने वाले वर्षों के लिए - हाँ, अभी भी संभव है। 2-3 वर्षों में, सुपर-कंप्यूटर शीर्ष चीनी की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक शक्तिशाली होगा और ऊर्जा खपत और पेटाफ्लॉप्स की लागत के सर्वोत्तम मापदंडों के साथ। और आगे क्या होगा?

व्यक्तिगत रूप से, मैं निश्चित रूप से नहीं जानता, लेकिन विशेषज्ञ बहुत आशावादी नहीं हैं। उदाहरण के लिए, एक Microsoft निदेशक ने अक्टूबर के अंत में संयुक्त राज्य में भविष्य के ExFlops सिस्टम के विकास पर एक आधिकारिक मंच का दौरा किया। मंच में लोहे के सभी अग्रणी निर्माताओं द्वारा भाग लिया गया था, साथ ही सुपर कंप्यूटरों के विकास और उपयोग के लिए विभिन्न राज्य एजेंसियों के प्रतिनिधि भी शामिल थे।

उद्धृत करने के लिए :

यह सभी फोरम प्रतिभागियों के लिए स्पष्ट है:

CMOS प्रौद्योगिकी पर आधारित आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक अपनी क्षमताओं के अंत के करीब है।

कोई वैकल्पिक तकनीक नहीं है जो अगले दस वर्षों में उपलब्ध होगी।

सीधे शब्दों में कहें, अगले 10 वर्षों में मौजूदा प्रतिमान समाप्त हो जाएगा, और हमारे पास आपके लिए कोई अन्य प्रतिमान नहीं है ।

Source: https://habr.com/ru/post/hi387109/