Šta je eksaskalno računarstvo?

Eksaskala predstavlja sledeću prekretnicu u računarstvu. To je viši nivo performansi računara koji će imati uticaj bez presedana na društvo i ekonomiju. Verovatno ste čuli da je prvi računar bio veličine male kuće i kako je neverovatno da svi sada nosimo kompjutere u džepovima. Neki računari su još uvek veličine kuće – ili čak stambene zgrade. Ovi ogromni računari su tako veliki jer su super brzi i sposobni za neverovatne stvari. Eksaskala (Exascale) superkompjuteri su sledeća prekretnica u računarstvu. Oni mogu da brzo analiziraju ogromne količine podataka i realno simuliraju mnoge izuzetno složene procese i odnose iza fundamentalnih sila univerzuma na način koji nikada ranije nije urađen. Mnoge industrije i sistemi bi mogli biti pogođeni, uključujući preciznu medicinu, nauku o klimi i nuklearnu fiziku. U nastavku možete saznati kako funkcioniše eksaskalno računarstvo i kako ono može promeniti svet.  

1.  Kako se meri brzina računara?

Jedan od načina na koji naučnici mere brzinu performansi računara je broj operacija sa pokretnim zarezom u sekundi (FLOPS). Ove operacije su jednostavne aritmetičke operacije, poput sabiranja ili množenja, koje uključuju broj koji sadrži decimalu, kao što je 3,5. Osoba obično može da reši operaciju kao što je sabiranje olovkom i papirom u jednoj sekundi - to je 1 FLOPS. Računari mogu mnogo brže da reše ove operacije. Oni su toliko brzi da naučnici koriste prefikse da govore o brzini. Tipičan laptop je sposoban za nekoliko teraFLOPS, odnosno trilion operacija u sekundi.

2.  Šta je superkompjuter?

Prvi superkompjuter razvijen je 1964. godine, sa 3.000.000 FLOPS-a, odnosno 3 megaFLOPS-a. Od tada, istraživački timovi su u stalnoj trci da naprave brži računar. Računari su dostigli teraskalu – to je 12 nula – 1996. godine, kada je superkompjuter Intel ASCI Red američkog Ministarstva energetike izmeren na 1,06 teraFLOPS. Superkompjuter Roadrunner je bio prvi koji je prešao prekretnicu petaskala (15 nula) kada je zabeleženo da radi 1.026 petaFLOPS 2008. Eksaskalno računarstvo je više od milion puta brže od maksimalnih performansi ASCI Red. „Eksa“ znači 18 nula. To znači da eksaskalni računar može da izvede više od 1.000.000.000.000.000.000 FLOPS-a ili 1 eksaFLOPS. Da bismo kontekstualizovali koliko je moćan eksaskalni računar, pojedinac bi morao da izvede jedan zbir svake sekunde tokom 31.688.765.000 godina da bi bio jednak onome što  eksaskala računar može da uradi u jednoj sekundi. U maju 2022. godine, superkompjuter Frontier u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž u Tenesiju dostigao je brzinu od 1,1 exaFLOPS, postavši prvi zabeleženi računar za eksaskalu i trenutno najbrži superkompjuter na svetu. Tokom narednih godina, Frontier bi mogao da dostigne teoretski vrhunac od dva eksaFLOPS.

3.  Koje industrije mogu biti pogođene eksaskalnim računarstvom?

Eksaskalno računarstvo bi moglo da omogući naučnicima da reše probleme koji su do sada bili nemogući. Uz eksaskalu, eksponencijalno povećanje memorije, skladištenja i računarske snage može dovesti do otkrića u nekoliko industrija: proizvodnja energije, skladištenje, prenos, nauka o materijalima, teška industrija, hemijski dizajn, AI i mašinsko učenje, istraživanje i lečenje raka, procena rizika od zemljotresa, i još mnogo toga. Nekih od oblasti u kojima se može koristiti eksaskalno računarstvo su:

• Čista energija – Eksaskalno računarstvo bi moglo pomoći u razvoju otpornih sistema čiste energije. Novi materijali razvijeni pomoću eksaskalnog računarstva mogu da rade u ekstremnim okruženjima ili se prilagođavaju promenama u ciklusu vode, na primer.
• Medicinsko istraživanje - Eksaskalno računarstvo može podržati analizu ogromnih količina podataka i složenih genoma životne sredine. Takođe može podržati istraživanje raka u analizi genetike pacijenata, genoma tumora, molekularnih simulacija i još mnogo toga.
• Proizvodnja – korišćene eksaskalno računarstva moglo bi da ubrza usvajanje aditivne proizvodnje omogućavajući brže i preciznije modeliranje i simulaciju proizvodnih komponenti.

4.  Kako se eksaskalno računrstvo razlikuje od kvantnog  računarstva?

Eksaskalni računari su digitalni računari, poput današnjih laptopova i telefona, ali sa mnogo moćnijim hardverom. S druge strane, kvantni računari su potpuno novi pristup izgradnji računara. Kvantni računari neće zameniti današnje računare. Ali koristeći principe kvantne fizike, kvantno računarstvo će moći da reši veoma složene statističke probleme koji su teški za današnje računare. Kvantno računarstvo ima toliko potencijala i zamaha da ga je Mekinsi identifikovao kao jedan od sledećih velikih trendova u tehnologiji. Pojednostavljeno rečeno, računarstvo u eksaskali – i svo klasično računarstvo – izgrađeno je na bitovima. Bit je jedinica informacija koja može da uskladišti ili nulu ili jedinicu. Nasuprot tome, kvantno računarstvo je izgrađeno na kubitima, koji mogu da skladište bilo koju kombinaciju nula i jedan u isto vreme. Kada klasični računari rešavaju problem sa više promenljivih, moraju da izvrše nove proračune svaki put kada se promenljiva promeni. Svaki proračun je jedan put do jednog rezultata. S druge strane, kvantni računari imaju veći radni prostor, što znači da mogu istovremeno da istražuju ogroman broj putanja. Ova mogućnost znači da kvantni računari mogu biti mnogo, mnogo brži od klasičnih računara.