Yapay zeka, kuantum ve klasik hesaplama süper bilgisayarları nasıl yeniden şekillendiriyor?

(Dan Tri) - "Süper bilgisayarların ve bilimsel yazılımların babası" olarak bilinen Jack Dongarra, yüksek performanslı bilişimin geleceği konusunda umut vadeden bir açıklama yaptı.

2021 Turing Ödülü'nü (bilgisayar dünyasının Nobel Ödülü olarak da bilinir) kazanan ve dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarını sıralayan Top 500 Listesi'nin kurucularından biri olan Dongarra'nın süper bilgisayarların geleceğine ilişkin görüşleri hem bilim camiası hem de genel olarak endüstri için önemli rehberlerdir.

Hibrit bilgisayarlar - Geleceğe yönelik çözümler

Dongarra'ya göre, yeni nesil süper bilgisayarlar yalnızca geleneksel bir donanım yükseltmesi olmayacak, aynı zamanda klasik hesaplama sistemlerinin kuantum teknolojisi ve yapay zekâ (YZ) ile akıllıca bir kombinasyonu olacak.

Transistör minyatürleştirmesinin neredeyse fiziksel bir bariyere ulaştığı Moore Yasası'nın mevcut sınırlarının aşılmasında bu, belirleyici bir adım olarak değerlendiriliyor.

Dongarra, süper bilgisayarların geleceğinin klasik sistemlerin kuantum bilgisayarlarla tamamen değiştirilmesinde değil, her ikisinin uyumlu bir şekilde birleştirilmesinde yattığını vurguluyor.

Bu hibrit sistemi, her bir bileşenin kendi özelliklerine en uygun görevleri üstleneceği çok katmanlı bir hesaplama makinesi olarak tanımlıyor.

Dongarra'nın vizyonunda kuantum işlemciler (QPU'lar), özellikle yeni ilaçlar veya malzemeler keşfetmek için moleküler simülasyonlarda, karmaşık optimizasyon problemleri için "özel hızlandırıcılar" olarak işlev görecek.

Bu problemler, günümüzün en güçlü süper bilgisayarları için bile çözülemeyecek kadar karmaşıktır. Ancak, kuantum süperpozisyonu ve dolanıklık etkilerinden yararlanabilen kuantum bilgisayarlar, bu problemleri çok daha verimli bir şekilde çözebilir.

Bu arada, geleneksel CPU'lar ve GPU'lar, büyük verileri işleyerek ve yapay zeka algoritmalarını çalıştırarak temel bilgi işlem görevlerini üstlenmeye devam edecek. Bu makul iş bölümü, performansı optimize etmenin yanı sıra her işlemci türünün güçlü yönlerinden en iyi şekilde yararlanmaya da yardımcı olur.

Dongarra'nın en özgün bakış açılarından biri, yapay zekanın geleceğin süper bilgisayar sistemindeki rolüdür. Yapay zekayı, bir süper bilgisayarda çalışan basit bir uygulama olarak değil, tüm sistemi birbirine bağlayan ve koordine eden bir "tutkal" olarak görüyor.

Jack Dongarra, yüksek performanslı bilgi işlemde önemli bir rol oynadı (Fotoğraf: ABD Enerji Bakanlığı).

Dongarra'ya göre yapay zekâ, kaynakları akıllıca tahsis etmek için öngörücü modelleme tekniklerini kullanarak süper bilgisayarları gerçek zamanlı olarak optimize edecek. Sistem, klasik işlemcilerin ne zaman kullanılacağına, QPU'lara ne zaman geçileceğine ve bunların optimum verimlilik için nasıl koordine edileceğine otomatik olarak karar verebilecek.

Bu vizyon pek çok öncü projeyle hayata geçiriliyor.

Yarı iletken devi Nvidia ve Quantum Machines, kuantum denetleyicisini bir yapay zeka süper çipine yalnızca birkaç mikrosaniyede sıkıca bağlayan DGX Quantum sistemini tanıttı.

Sistem, gerçek zamanlı kuantum hata düzeltme ve yapay zeka tabanlı kuantum işlemci kalibrasyonunu mümkün kılarak hibrit kuantum-klasik uygulamalar için yeni olanaklar sunuyor.

Küresel teknoloji yarışında yeni zorluklar

Dongarra ayrıca süper bilgisayar sektörünün karşı karşıya olduğu araştırma fonlarının yetersizliği ve özellikle Çin'den gelen uluslararası rekabet baskısı gibi zorlukları da tartışmaktan çekinmedi.

Çin'in bu alanda son dönemde kaydettiği ilerlemeler, örneğin en güçlü süper bilgisayardan 180 milyon kat daha hızlı görev yapabilen Jiuzhang kuantum bilgisayarı veya 105 kübitlik Zuchongzhi 3.0 kuantum işlemcisi, Batılı ülkeler için bir uyarı niteliğinde.

Çin'in Jiuzhang kuantum bilgisayarı, en güçlü süper bilgisayardan 180 milyon kat daha hızlı görev gerçekleştirebiliyor (Fotoğraf: Spectrum)

Bu yıl Jack Dongarra Erken Kariyer Ödülü'nün, klasik ve kuantum sistemleri arasında köprü kuran HPC algoritmalarına yaptığı katkılardan dolayı Tsinghua Üniversitesi'nden (Çin) Dr. Lin Gan'a verilmesi, bu yarışın küresel doğasını bir kez daha doğruluyor.

Dongarra, yakın zamanda katıldığı Kuzey Amerika Yapay Zeka (NAAI) gibi örgütler aracılığıyla yapay zekanın süper bilgisayarlara etik bir şekilde entegre edilmesini teşvik etmek için uluslararası iş birliğinin artırılması çağrısında bulundu.

Dongarra, insan kaynaklarının geliştirilmesinde de aynı derecede önemli zorluklara dikkat çekiyor. Yapay zekâ, kuantum hesaplama ve yüksek performanslı bilgi işlem alanlarında disiplinlerarası uzmanlığa sahip yeteneklerde hâlâ büyük bir eksiklik var.

Texas Quantum Programı gibi girişimler yetenek havuzunu genişletse de, yaygın bir hazırlığın sağlanması için hâlâ çok uzun bir yol var.

Ayrıca, yapay zeka, yüksek performanslı bilgi işlem ve kuantum teknolojilerinin birleşik iş akışlarına entegre edilmesi, dağıtımı yavaşlatan karmaşık bir altyapı koordinasyonu gerektirir. Bu hibrit sistemlere birden fazla yönden saldırılabildiğinden, siber güvenlik sorunları da daha da artmaktadır.

Çığır açan uygulamalar sizi bekliyor

Hibrit süper bilgisayar sistemlerinin potansiyeli sadece teorik değil. İlaç keşfinden iklim modellemesine, finansal optimizasyondan ileri malzeme geliştirmeye kadar pratik uygulamalar hızla geliştiriliyor.

Tıbbi alanda hibrit sistemler, yeni farmasötik bileşikleri daha hızlı ve doğru bir şekilde keşfetmek için karmaşık moleküler reaksiyonları simüle edebilir.

İklim değişikliği için, küresel iklim modellerini yüksek çözünürlükte işleme yeteneği, bilim insanlarının aşırı hava olaylarını daha iyi tahmin etmelerine ve bunlara daha iyi yanıt vermelerine yardımcı olacak.

Finans alanında kuantum optimizasyon algoritmaları, risk analizi ve portföy yönetiminde devrim yaratabilir. Malzeme araştırmalarında ise, atomik yapıyı benzeri görülmemiş bir düzeyde simüle etme yeteneği, süperiletken malzemeler, yüksek enerjili piller ve gelişmiş alaşımların önünü açabilir.

Dongarra, bu vizyonu hayata geçirmek için doğru altyapıyı kurmanın önemini vurguladı. Bu altyapı, yalnızca gelişmiş donanımları değil, aynı zamanda kuantum devrelerini klasik bilgi işlem kaynaklarıyla entegre eden ara yazılımları da kapsıyor.

Japonya'nın ABCI-Q süper bilgisayarı (Fotoğraf: Wccftech).

Dünya genelindeki süper bilgisayar merkezleri bu hibrit altyapıyı aktif olarak kullanıyor. Japonya'nın Küresel Kuantum-Yapay Zeka İş Teknolojisi Araştırma ve Geliştirme Merkezi (G-QuAT), 2.020 Nvidia H100 GPU ile donatılmış ABCI-Q süper bilgisayarıyla, Fujitsu'nun süper iletken kuantum işlemcileri, QuEra'nın nötr atom işlemcileri ve OptQC'nin fotonik işlemcileriyle entegre çalışıyor.

Benzer şekilde, Almanya'nın Jupiter süper bilgisayarı, Japonya'nın Fugaku'su ve Polonya'nın PSNC'si gibi Avrupa'daki projeler, kuantum hesaplama donanımlarını entegre etmeye başladı. Danimarka'nın, Microsoft ve Atom Computing iş birliğiyle başlangıçta 50 mantıksal kübit içeren Magne kuantum süper bilgisayarını inşa etme planlarını duyurması da bu küresel eğilimi yansıtıyor.

Başlayan yeni bir döneme hazır olun

Dongarra, 2025-2030 döneminde kuantum-AI hibrit uygulamalarında patlama yaşanacağını öngörüyor.

İlk kullanım durumları arasında ilaç keşfi için kuantum üretken düşmanca ağlar, kuantum alt rutinleri tarafından desteklenen takviyeli öğrenme ve gerçek dünya lojistik problemlerine uygulanan kuantumla geliştirilmiş optimizasyon çözücüler yer alacak.

IBM, kuantum yol haritasıyla bu yıl önemli atılımlar yapmayı ve kuantum donanımlarının ölçeklenmesinin önündeki en büyük engellerden bazılarını ortadan kaldırmayı bekliyor.

IBM'in Kookaburra çipi 2026 yılına kadar 4 bin 158 kübitlik bir sistem yaratacak ve kuantum hesaplama yeteneklerinde çığır açacak.

Jack Dongarra'nın süper bilgisayarların geleceğine dair vizyonu yalnızca bilimsel bir öngörü değil, aynı zamanda bir harekete geçme çağrısıdır. Klasik, kuantum ve yapay zekâ hesaplamalarının birleşimi, benzeri görülmemiş hesaplama yetenekleri yaratacak ve insanlığın en büyük zorluklarını çözme fırsatı sunacaktır.

Jack Dongarra'nın da dediği gibi, mümkün olanla mümkün olmayan arasındaki sınırların tamamen yeniden tanımlanacağı yeni bir bilişim çağına giriyoruz. Asıl soru, bunun gerçekleşip gerçekleşmeyeceği değil, onu yakalamaya hazır olup olmadığımızdır.

Kaynak: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/cach-ai-luong-tu-va-tinh-toan-co-dien-dinh-hinh-lai-sieu-may-tinh-20250807140924177.htm