Computación a escala Zetta

Medida del rendimiento de las supercomputadoras

La computación a escala zetta se refiere a sistemas informáticos capaces de calcular al menos "10 ²¹ operaciones IEEE 754 de doble precisión (64 bits) (multiplicaciones y/o sumas) por segundo ( zetta FLOPS )". ^[1] Es una medida del rendimiento de las supercomputadoras y, a partir de julio de 2022, ^[actualizar]es una barrera de rendimiento hipotética. ^[2] Un sistema informático a escala zetta podría generar más datos de punto flotante simple en un segundo que los almacenados por todos los medios digitales de la Tierra en el primer trimestre de 2011. ^{[ cita requerida ]}

Definiciones

Las operaciones de punto flotante por segundo (FLOPS) son una medida del rendimiento de una computadora . Las FLOPS se pueden registrar en diferentes medidas de precisión, sin embargo, la medida estándar (usada por la lista de supercomputadoras TOP500 ) utiliza operaciones de 64 bits ( formato de punto flotante de doble precisión ) por segundo utilizando el benchmark High Performance LINPACK (HPLinpack) . ^{[3] [4]}

Pronósticos

En 2018, los científicos chinos predijeron que el primer sistema a escala zetta se ensamblaría en 2035. ^[5] Este pronóstico parece plausible desde un punto de vista histórico, ya que tomó unos 12 años progresar desde las máquinas a escala tera (10 ¹² ) a los sistemas a escala peta (10 ¹⁵ ) y luego 14 años más para pasar a las computadoras a escala exa (10 ¹⁸ ). ^[5]

Los científicos prevén que los sistemas de escala zetta probablemente estén centrados en los datos; esta proposición significa que los componentes del sistema se trasladarán a los datos, no al revés, ya que se prevé que los volúmenes de datos en el futuro serán tan grandes que trasladar los datos será demasiado costoso. También se prevé que los sistemas de escala zetta estén descentralizados, porque un modelo de este tipo puede ser la ruta más corta para lograr un rendimiento de escala zetta, con millones de componentes menos potentes vinculados y trabajando juntos para formar una hipercomputadora colectiva que sea más poderosa que cualquier máquina individual. ^[5] Estos sistemas descentralizados pueden diseñarse para imitar sistemas biológicos complejos, y el próximo paradigma cibernético puede basarse en sistemas cibernéticos líquidos con soluciones de inteligencia incorporada. ^{[6] [ aclaración necesaria ]}

Configuración potencial

La Universidad Nacional de Tecnología de Defensa de China propone las siguientes métricas: ^[7]

• Consumo de energía: 100 MW
• Eficiencia energética: 10 teraflops/vatio
• Rendimiento máximo por nodo: 10 petaflops
• Ancho de banda de comunicación entre nodos: 1,6 terabits/segundo
• Ancho de banda de E/S: 10 a 100 petabytes/segundo
• Capacidad de almacenamiento: 1,0 zettabyte
• Superficie construida: 1000 metros cuadrados

Problemas

A medida que la ley de Moore se acerca a sus límites naturales, la supercomputación enfrentará serios problemas físicos para pasar de sistemas de exaescala a sistemas de escala zetta, lo que hace que la década posterior a 2020 sea un período vital para desarrollar técnicas clave de computación de alto rendimiento. ^[8] Muchos pronosticadores, incluido el propio Gordon Moore , ^[9] esperan que la ley de Moore termine alrededor de 2025. ^{[10] [11]} Otro desafío para alcanzar el rendimiento de escala zetta puede ser el enorme consumo de energía. ^{[12] [13]}

Aplicaciones

• Las computadoras a escala Zetta podrán pronosticar con precisión el clima global para las próximas dos semanas. ^[14]
• Los cálculos a escala zetta también permitirán reducir significativamente el tiempo necesario para simulaciones astrofísicas de fenómenos tan raros como los agujeros negros, las fusiones de estrellas de neutrones y las supernovas. Por ejemplo, el cálculo de un modelo 3D de la inestabilidad de la onda de choque de un núcleo de supernova en colapso, que requiere un millón de horas en ordenadores de petaflops y 1000 horas en máquinas de exaflops, se puede realizar en tan solo una hora en sistemas de zettaflops. ^[15]
• Los sistemas a escala zetta o yotta podrían ser capaces de modelar con precisión todo el cerebro humano. ^[16]

Véase también

• Rendimiento informático por órdenes de magnitud
• Computación a escala de exaescala
• Computación a petaescala
• Lista de tecnologías hipotéticas

Referencias

1. "¿Qué es zettaflops? - Definición de WhatIs.com". WhatIs.com . Consultado el 24 de agosto de 2021 .
2. Feldman, Michael (11 de diciembre de 2018). «La supercomputación se dirige hacia una crisis existencial». top500.org . Consultado el 24 de agosto de 2021 .
3. "PREGUNTAS FRECUENTES". www.top500.org . Consultado el 23 de junio de 2020 .
4. Kogge, Peter, ed. (1 de mayo de 2008). Estudio sobre computación a escala exa: desafíos tecnológicos para lograr sistemas a escala exa (PDF) . Gobierno de los Estados Unidos . Consultado el 28 de septiembre de 2008 .
5. de agosto de 2020, Joel Khalili 29 (29 de agosto de 2020). "Lo confieso, me da miedo la próxima generación de supercomputadoras". TechRadar . Consultado el 24 de agosto de 2021 .{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
6. Chiolerio, Alessandro; Draper, Thomas C.; Jost, Carsten; Adamatzky, Andrew (2019). "Propiedades eléctricas de tectómeros solvatados: hacia la computación a escala zetta". Materiales electrónicos avanzados . 5 (12): 1900202. doi :10.1002/aelm.201900202. S2CID  204646269.
7. "¿Las supercomputadoras de 1000 exaflops surgirán de la fuerza bruta o de una nueva tecnología? | NextBigFuture.com". nextbigfuture.com . Consultado el 6 de octubre de 2021 .
8. Liao, Xiang-ke; Lu, Kai; Yang, Can-qun; Li, Jin-wen; Yuan, Yuan; Lai, Ming-che; Huang, Li-bo; Lu, Ping-jing; Fang, Jian-bin; Ren, Jing; Shen, Jie (1 de octubre de 2018). "Pasar de la computación en exaescala a la escala zetta: desafíos y técnicas". Fronteras de la tecnología de la información y la ingeniería electrónica . 19 (10): 1236-1244. doi :10.1631/FITEE.1800494. ISSN  2095-9230. S2CID  53819223 . Consultado el 24 de agosto de 2021 .
9. Cross, Tim. "Después de la Ley de Moore". The Economist Technology Quarterly . Consultado el 13 de marzo de 2016. Gráfico: "Faith no Moore" Predicciones seleccionadas para el fin de la Ley de Moore
10. Kumar, Suhas (2012). "Límites fundamentales de la Ley de Moore". arXiv : 1511.05956 [cond-mat.mes-hall].
11. McBride, Stephen (23 de abril de 2019). «Estas 3 tecnologías informáticas superarán la Ley de Moore». Forbes . Consultado el 24 de agosto de 2021 .
12. Morgan, James (18 de octubre de 2013). «IBM presenta un ordenador alimentado por 'sangre electrónica'». BBC News . Consultado el 4 de octubre de 2021 .
13. Hayes, Brian (22 de julio de 2014). "Built for speed: Designing exascale computers" (Diseñado para la velocidad: diseño de computadoras a escala de exaescala). Universidad de Harvard . Consultado el 4 de octubre de 2021 .
14. DeBenedictis, Erik P. (2005). "Lógica reversible para supercomputación". Actas de la 2.ª conferencia sobre fronteras informáticas . ACM Press. pp. 391–402. ISBN 1-59593-019-1.
15. "Суперкомпьютеры достигают производительности в зеттафлопс |" Будущее сейчас"" (en ruso). futuronow.ru . Consultado el 29 de septiembre de 2021 .
16. Kirkpatrick, Kay (2019). "BIO LOGIC: Computación biológica" (PDF) . Universidad de Illinois .

Enlaces externos

• Perspectivas sobre la computación de alto rendimiento en un mundo de big data
• Hacia la computación a escala zetta en plataformas a escala exa