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今天，我们将尝试在博客圈中流行的卡桑德拉（Cassandra）类型-负面预言。因此，众所周知，冬天将至，人类已经达到了万物增长的极限，我们生活在不可避免的新黑暗世纪之前的最后一个安静的日子。微电子技术的飞速发展是过去20年来一直反对地球上许多停滞进程的技术乐观主义的最后根源和最惊人的进步标志。现在是时候从这个地区撕掉掩护了。

看来现在的进步比以往任何时候都快，并且任何智能手机用户都会告诉您新型号中越来越多的处理器出现。但是在遥远的北方，已经使我们无法求助的墙壁变得寒冷。真正需要微电子最大性能的地方-在最先进的边界的超级计算机领域-进步已经停止。

从图中可以看出，三年来，顶级超级计算机（以每秒浮点运算数-FLOPS表示）的性能一直没有增长。此外，如果您查看已宣布的计划，则可以放心地说，至少在来年情况不会改变。因此，顶级超级计算机的性能停滞将延续到2016年：

虚线表示2016年高端超级计算机（停滞）的指数发展趋势和预测。简要介绍一下材料：在本文中，使用了前缀Pet和Ax。 PetaFlops-每秒10 ^ 15次操作，以及必要的和讨论的数千倍的未来-ExaFlops，10 ^ 18。

为了继续保持指数级趋势，超级计算机应在2019年达到ExFlops规模，现在Aurora仅计划在2018年部署约100个PetFlops。但是到底是什么问题呢？

以我的经验，即使许多专业的软件和硬件开发人员也无法告诉您超级计算机的重要性。在现代世界中，在世纪的Internet普及中，到处都是铁架子，致力于处理一项复杂的计算任务的巨大大厅似乎是1960-70年代计算机时代开始的浪漫时代的命运。确实，如今，即使是一台个人计算机的资源也足以解决许多复杂的问题，而商用服务器则可以满足大型公司的需求。但是，也有流行的云计算服务可为您提供无穷的计算资源，并为您带来不小的回报。

但是实际上，超级计算机是唯一的东西，它使当今的七十亿人类有机会继续发展和生活，而不必担心马尔萨斯式的诅咒。

只有借助超大的计算能力和超级计算机才能解决所有高级任务，在超级计算机中，计算机技术的所有组件均得到了尽可能地优化，这是解决这些问题的最合适工具。此外，除了理论和实验研究之外，直接计算机模拟还可以解释为第三种科学的认知方法。为了不打un，我们举几个例子。

关于母油，很长一段时间以来，如果没有强大的计算机几乎是找不到的，我们已经写过结论是绝对的：早上在晚上加油的超级计算机，晚上在早上加油的超级计算机。让我们看看其他主题。

航空

在新飞机的设计中，计算机模拟使风洞中的物理测试数量从1979年的77件减少到1995年的11件，此后一直保持在同一水平。因为这样的东西，我们的飞机基本保持不变，他们是。要基于直接应用Navier-Stokes方程式从根本上更准确的物理模拟过渡，需要50埃法拉特的数量级的计算能力，即33倍PetaFlops是目前的领先者-中国天河2的1000倍。同时，外部空气动力学的计算仍然相对简单-但是，例如，典型的发动机由成千上万个运动部件组成，对内部流进行建模将需要更高的计算能力。

适用于涡轮叶片（左）和马赫数= 7的X-43飞机的计算流体力学

热核能

在热核物理领域，有趣的是由tnenergy的一位同事撰写的，如果不对磁阱中的高温等离子体进行建模，就不可能设计下一代托卡马克。这些模型已经参与了数十亿个空间中的粒子，这些粒子的分辨率为1.31亿个点。对于这样的规模，使用了功能最强大的PetFlops订单系统，并获得了良好的结果，但是很明显，需要根据基本原理对充分模拟的足够精度进行适度的扩展，使其达到1300万次。

模拟托卡马克气候和天气中的等离子体行为

气候模型和准确的天气预报使我们能够最佳地计划我们的行动-预报的准确性随超级计算机性能的提高而增长。将来，将有可能预测降雨，从而预测洪水和泥石流。干旱和农作物歉收。

今天的4天天气预报与1980年的1天天气预报一样准确

越来越精确的预测需要更详细的行星比例模型，并且模拟单元中的不断减小是必要的。目前，用于短期区域预报的模型单元的尺寸为10x10 km，长期气候模型使用的网格具有数百公里的单元，而表面的比例为1x1 km（比现在大10,000倍）且垂直方向需要100米。是的，周期为1秒，两个月意味着5百万秒。

一个具有300x300 km像元的现代模型的示例。

医学和生物学。

医学也不例外。如今，高端超级计算机只能模拟单元的单个超小部分：

在图中，是在高端超级计算机上对细胞膜中离子通道操作进行建模的结果-仅涉及约10万个分子。而且，人类细胞中的分子总数为数十亿，而细胞本身几乎达到了四千万（10 ^ 14）。获得新药并将其推向市场的过程需要5到15年的时间，现在有关药物设计的新概念正在讨论中。试想一下，如果您对情况进行全面建模，可以从多大程度上加快过程并提高药物的有效性-从病原体DNA开始，事实上，病原体DNA包含有关它的所有信息，并以人体模型为基础，并考虑了个体的遗传特征。

真正的清单要大得多：寻找具有所需特性，天体物理学，核能等的根本新材料。

参展商

簿记出现了一个问题：如果收益如此之大，那为什么我们不将大量资金投入功能强大的超级计算机呢？事实是，到目前为止，我们这边已有一个指数，即摩尔指数-晶体管的密度每18-24个月翻一番，直到最近，这也意味着生产率也翻了一番。

因此，游戏玩家的学生不断受到这个问题的折磨：“我今天需要花2000美元买一台计算机，还是花1000美元买一个更简单的东西？”确实，对于3-4年内剩余的1000美元，可以购买一台功能强大两倍的计算机。这不足为奇，因为线性函数总是呈指数损失，并且成本乘积最多只能产生相同的性能线性乘积，而不是指数情况下的幂律相关性。通常，学生的预算不是一件容易的事，而是第二种选择，但有时他们想参与进来，他们选择了传播选择，几年后，他们恶心地看着这个旧垃圾。

在讨论新的超级计算机时，发生了类似的过程，但是环境更为严重。在大多数情况下，选择了一条较为温和但富有成效的道路。值得注意的是，在过去的20年中，只有三台计算机的价格超过3亿美元，而所有三台计算机都是在美国以外制造的：在日本拥有两台，在当今拥有世界领导地位的国家中，有一台今天是中国的领导者。的确，除了真正的好处之外，在评级的第一线拥有自己的超级计算机已经成为证明国家先进科学的存在的国家骄傲。

参展商的结束

一年又一年，人们听到惊叹于摩尔定律已经接近尾声了，到目前为止，这似乎都是恐怖的故事。但是，如果您愿意，您已经可以看出启示录的各个骑兵：

以上是各种微处理器规格的五个趋势。摩尔定律似乎仍在继续：橙色表示每单位面积的晶体管数量每18-24个月增加一倍。自2005年以来，该参数增长了100倍，但并没有带来太多的乐趣-一个核心的性能用蓝色标记，并且同一时期的增长已经不足10倍。其余的晶体管增加了可并行处理任务的内核数量（黑色）。

在2005年，有可能购买时钟频率为3.8 GHz的处理器，但是现在不买时钟频率高于4 GHz的英特尔处理器。这直接指向图表：处理器频率（以前占生产力增长的一半）自2004年以来（绿色）和能耗（红色）以来没有太大变化，而能耗却取决于散热的可能性。

这些趋势在超级计算机的体系结构中是绝对对称的。如果我们以今天的中国冠军为荣，那么我们将看到最高的能耗指标之一（18兆瓦），大量的计算核心，甚至以PetaFlops的价格回归。所有这些使建造超级计算机的生产力仅是以前竞争对手的两倍。

为了共产主义路线，拒绝资产阶级指数！

中国控制论部队从英特尔至强处理器上删除了书签。

如果计算机如此重要，为什么不继续走中国的道路，使超级计算机更大，然后再更大呢？您需要了解，由于规模线性增加而导致的生产率提高不仅是美元价格的上涨，而且是能耗的线性增加。如果您将一个拥有300万核的中国怪物从33级PetaFlops扩展到30级ExaFlops，您将需要留出两打全新的核反应堆作为专用，这对应于目前在中国建造的所有反应堆。如果仍然可以通过某种方式收紧皮带以进行拉动，那么30台ZettaFlop以及其20000台反应堆的水平永远不会向我们开放。

有出路吗

是否可以继续参展？在未来几年-是的，仍然可能。在2-3年内，超级计算机的功能将是高端中文计算机的三倍，并且具有最佳的能耗和PetAflops成本参数。接下来会发生什么？

就我个人而言，我不确定，但专家并不十分乐观。例如，10月下旬，一位Microsoft主管访问了一个官方论坛，讨论美国未来ExFlops系统的开发。所有主要的钢铁制造商以及开发和使用超级计算机的各个国家机构的代表都参加了该论坛。

引用：

对于所有论坛参与者来说，显而易见的是：

基于CMOS技术的现代微电子技术的功能已接近尾声。

在接下来的十年中，没有其他替代技术可用。

简而言之，在接下来的十年中，现有的范式将结束，我们没有其他范式适合您。

峰值计算先于峰值油？

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