În calitate de laureat al Premiului Turing din 2021 (cunoscut și sub numele de Premiul Nobel pentru informatică) și unul dintre fondatorii listei Top 500 a celor mai puternice supercomputere din lume, perspectiva lui Dongarra asupra viitorului supercomputerelor este de o importanță crucială atât pentru comunitatea științifică , cât și pentru industrie în general.
Calculatoare hibride - o soluție pentru viitor.
Potrivit lui Dongarra, următoarea generație de supercomputere nu va fi pur și simplu o modernizare a hardware-ului tradițional, ci mai degrabă o combinație inteligentă a sistemelor de calcul clasice cu tehnologia cuantică și inteligența artificială (IA).
Aceasta este considerată o descoperire decisivă în depășirea limitărilor actuale ale Legii lui Moore, deoarece miniaturizarea tranzistoarelor a atins aproape o barieră fizică.
Dongarra a subliniat că viitorul supercomputerelor nu constă în înlocuirea completă a sistemelor clasice cu computere cuantice, ci într-o combinație armonioasă a ambelor.
El a descris acest sistem hibrid ca o mașină de calcul cu mai multe straturi, în care fiecare componentă ar prelua sarcinile cele mai potrivite caracteristicilor sale.
În viziunea lui Dongarra, procesoarele cuantice (QPU) vor acționa ca „acceleratoare specializate” pentru probleme complexe de optimizare, în special în simulările moleculare pentru descoperirea de noi medicamente sau materiale.
Aceste probleme au o complexitate exponențială, lăsând în impas chiar și cele mai puternice supercomputere disponibile în prezent. Cu toate acestea, computerele cuantice, datorită capacității lor de a valorifica efectele de superpoziție și de inseparabilitate cuantică, le pot gestiona mult mai eficient.
În același timp, procesoarele și unitățile grafice tradiționale vor continua să gestioneze sarcinile de calcul de bază, procesarea volumelor mari de date și executarea algoritmilor de inteligență artificială. Această diviziune rațională a muncii nu numai că optimizează performanța, dar ajută și la maximizarea punctelor forte ale fiecărui tip de procesor.
Una dintre cele mai unice perspective ale lui Dongarra este rolul inteligenței artificiale în viitoarele sisteme de supercomputer. El nu vede inteligența artificială doar ca pe o aplicație care rulează pe un supercomputer, ci mai degrabă ca pe „lipiciul” care conectează și coordonează întregul sistem.
Jack Dongarra a jucat un rol cheie în domeniul calculului de înaltă performanță (Foto: Departamentul Energiei al SUA).
Potrivit lui Dongarra, inteligența artificială va optimiza supercomputerele în timp real, folosind tehnici de modelare predictivă pentru a aloca inteligent resursele. Sistemul va putea decide automat când să utilizeze un procesor convențional, când să treacă la un QPU și cum să le combine pentru o eficiență optimă.
Această viziune este realizată prin numeroase proiecte inovatoare.
Compania lider în semiconductori, Nvidia, și Quantum Machines au lansat sistemul DGX Quantum, care conectează perfect un controler cuantic la un super cip de inteligență artificială în doar câteva microsecunde.
Acest sistem permite corecția erorilor cuantice în timp real și calibrarea procesorului cuantic bazat pe inteligență artificială, deschizând noi posibilități pentru aplicațiile hibride cuantice clasice.
Noi provocări în cursa tehnologică globală.
Dongarra nu s-a sfiit nici să discute despre provocările cu care se confruntă industria supercomputerelor, cum ar fi lipsa finanțării pentru cercetare și presiunea concurențială internațională, în special din partea Chinei.
Progresele recente ale Chinei în acest domeniu, cum ar fi computerul cuantic Jiuzhang, care poate efectua sarcini de 180 de milioane de ori mai rapid decât cel mai puternic supercomputer, sau procesorul cuantic Zuchongzhi 3.0 cu 105 qubiți, au tras un semnal de alarmă pentru țările occidentale.
Calculatorul cuantic Jiuzhang din China poate efectua sarcini de 180 de milioane de ori mai rapid decât cel mai puternic supercomputer (Imagine: Spectrum).
Acordarea premiului Jack Dongarra pentru carieră timpurie din acest an Dr. Lin Gan de la Universitatea Tsinghua (China) pentru contribuțiile sale la algoritmul HPC care conectează sistemele clasice și cuantice confirmă în continuare natura globală a acestei competiții.
Dongarra a pledat pentru o cooperare internațională sporită prin intermediul unor organizații precum North American Artificial Intelligence (NAAI), căreia i s-a alăturat recent, pentru a promova integrarea etică a inteligenței artificiale în supercomputere.
Dongarra subliniază provocări la fel de importante în dezvoltarea resurselor umane. În prezent, există încă o lipsă semnificativă de talente interdisciplinare în domeniul inteligenței artificiale, al calculului cuantic și al calculului de înaltă performanță (HPC).
Deși inițiative precum Programul Quantum din Texas extind rezerva de talente, pregătirea pe scară largă necesită încă timp.
În plus, integrarea inteligenței artificiale, a calculului de performanță ridicată (HPC) și a tehnologiei cuantice în fluxuri de lucru unificate necesită o coordonare complexă a infrastructurii, ceea ce încetinește viteza de implementare. Problemele de securitate cibernetică sunt, de asemenea, complicate, deoarece aceste sisteme hibride pot deveni ținte ale atacurilor din direcții multiple.
Aplicații inovatoare așteaptă.
Potențialul sistemelor supercomputer hibride se extinde mult dincolo de teorie. Aplicațiile practice se dezvoltă rapid, de la descoperirea de noi medicamente la modelarea climatică, de la optimizarea financiară la dezvoltarea de materiale avansate.
În domeniul medicinei, sistemele hibride pot imita reacții moleculare complexe pentru a descoperi noi compuși farmaceutici mai rapid și mai precis.
În ceea ce privește schimbările climatice, capacitatea de a procesa modele climatice globale de înaltă rezoluție va ajuta oamenii de știință să prezică și să reacționeze mai bine la fenomenele meteorologice extreme.
În domeniul financiar, algoritmii de optimizare cuantică ar putea revoluționa analiza riscurilor și managementul portofoliului. Iar în știința materialelor, capacitatea de a simula structura atomică la niveluri fără precedent va deschide calea pentru dezvoltarea supraconductorilor, a bateriilor de înaltă energie și a aliajelor avansate.
Pentru a realiza această viziune, Dongarra subliniază importanța construirii infrastructurii potrivite. Aceasta include nu doar hardware avansat, ci și middleware pentru a integra circuitele cuantice cu resursele de calcul clasice.
Supercomputerul ABCI-Q din Japonia (Foto: Wccftech).
Centrele de supercalcul din întreaga lume implementează activ această infrastructură hibridă. Centrul Global de Cercetare și Dezvoltare pentru Tehnologia de Afaceri a Inteligenței Artificiale Cuantice (G-QuAT) din Japonia, cu supercomputerul său ABCI-Q, este echipat cu 2.020 de GPU-uri Nvidia H100, integrate cu procesoarele cuantice supraconductoare de la Fujitsu, procesoarele cu atomi neutri de la QuEra și procesoarele fotonice de la OptQC.
În mod similar, proiecte din Europa, precum supercomputerul Jupiter din Germania, Fugaku din Japonia și PSNC din Polonia, au început să integreze hardware de calcul cuantic. Anunțul Danemarcei privind planurile de a construi supercomputerul cuantic Magne cu un număr inițial de 50 de qubiți logici, o colaborare între Microsoft și Atom Computing, demonstrează, de asemenea, această tendință globală.
Pregătește-te pentru o nouă eră care începe.
Dongarra prezice că perioada 2025-2030 va înregistra o explozie a aplicațiilor hibride cuantice - IA.
Cazurile de utilizare inițiale vor include rețele adverse generatoare cuantice pentru descoperirea de medicamente, învățarea prin consolidare susținută de subrutine cuantice și rezolvatori de optimizare îmbunătățiți cuantic aplicați problemelor logistice din lumea reală.
Cu foaia sa de parcurs pentru tehnologia cuantică, IBM se așteaptă să realizeze progrese semnificative în acest an, eliminând unele dintre cele mai mari bariere în calea scalabilității hardware-ului cuantic.
Până în 2026, cipul Kookaburra de la IBM va crea un sistem de 4.158 qubiți, marcând un salt semnificativ înainte în capacitățile de calcul cuantic.
Viziunea lui Jack Dongarra asupra viitorului supercomputingului nu este doar o predicție științifică, ci și un îndemn la acțiune. Combinația dintre calculul clasic, cuantic și cel bazat pe inteligență artificială va crea capacități de calcul fără precedent, deschizând oportunități pentru rezolvarea celor mai mari provocări ale umanității.
Așa cum a spus Jack Dongarra, intrăm într-o nouă eră a informaticii, în care linia dintre posibil și imposibil va fi complet redefinită. Întrebarea nu este dacă acest lucru se va întâmpla, ci dacă suntem pregătiți să profităm de oportunitate.
Sursă: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/cach-ai-luong-tu-va-tinh-toan-co-dien-dinh-hinh-lai-sieu-may-tinh-20250807140924177.htm
Comentariu (0)