حذر تقرير جديد صادر عن المجلس القومي للبحوث من أن التغييرات التقنية والاقتصادية في صناعة أشباه الموصلات تهدد بعرقلة التنمية الأمريكية من الجيل التالي من أجهزة الكمبيوتر عالية الأداء.
مع قانون مور وتراجع حجم الترانزستورات ، تتجه الصناعة إلى تصميمات الرقائق التي لا تعمل مع الحوسبة الفائقة المستخدمة في عمليات المحاكاة الضخمة. يركز التقرير على الاستخدام الدفاعي في نمذجة فيزياء الأسلحة النووية ، لكن التغييرات ستؤثر أيضًا على عمليات المحاكاة بما في ذلك تلك المستخدمة في نمذجة المناخ والتنبؤ بالطقس.
يحذر التقرير من أن الإدارة الوطنية للأمن النووي ، المسؤولة عن المخزون النووي للولايات المتحدة ، “تحتاج إلى إعادة التفكير بشكل أساسي في استراتيجية أبحاث الحوسبة المتقدمة ، والهندسة ، والاستحواذ ، والنشر ، والشراكة”.
طورت NNSA أكواد ضخمة ومتطورة تعمل على أجهزة الكمبيوتر العملاقة للتحقق من استمرار الأمن والأداء للأسلحة النووية المصممة منذ عقود. يتطلب تحديثها باستمرار أجيالًا جديدة من أجهزة الكمبيوتر العملاقة التي يمكنها تشغيل نماذج أكثر تعقيدًا بشكل أسرع من الأشهر المطلوبة على أجهزة اليوم. لكن الصناعة ، التي دفعت أموالاً طائلة على أحدث طراز ، تستهدف الأسواق الكبيرة والمربحة مثل الحوسبة السحابية.
استخدم مصممو الأسلحة النووية أجهزة الكمبيوتر لفهم فيزياء الأسلحة النووية قبل وقت طويل من توقف الولايات المتحدة عن التجارب النووية تحت الأرض في عام 1992. ومنذ ذلك الحين ، كانت النماذج الحاسوبية القوية أدواتهم الأساسية للحفاظ على القدرة النووية للبلاد عبر برنامج إدارة المخزون التابع لوكالة الأمن القومي.
استكمل الإنفاق الفيدرالي على أجهزة الكمبيوتر العملاقة لبرنامج الأسلحة الاستثمار الصناعي في إنتاج الرقائق لعقود. أقوى آلة تعمل حاليًا في NNSA هي كمبيوتر Frontier ، الذي بدأ تشغيله العام الماضي في مختبر أوك ريدج الوطني في ولاية تينيسي. يمكن أن تؤدي 1018 (كوينتيليون) من عمليات الفاصلة العائمة في الثانية (يتخبط) مما يجعله أول كمبيوتر “إكساسكيل”. تم تصميمه خصيصًا بواسطة Cray ، ويمكنه نظريًا تنفيذ 2 exaflops. تقوم شركة Cray ببناء حاسوب إكساسكيل آخر سيتم نشره في مختبر لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو.
تقول كاثي يليك من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، إن تلك الأيام السهلة قد ولت. قال رئيس اللجنة التي كتبت تقرير المجلس النرويجي للاجئين في اجتماع 14 أبريل المؤتمر الصحفي عبر الإنترنت. بالإضافة إلى التحديات في مجال التكنولوجيا ، كما تقول ، “الوضع الجيوسياسي سريع التطور … يعزز الحاجة إلى قيادة الحوسبة كعنصر من عناصر الردع”.
اتجاهات الصناعة مثيرة للقلق. انتقلت معظم صناعة أشباه الموصلات من الولايات المتحدة. لم يتبق سوى مطور محلي واحد لأجهزة الكمبيوتر العملاقة منذ شراء شركة Hewlett Packard Enterprise لعام 2019 لشركة Cray. تعمل الصناعة على تطوير التكنولوجيا للأسواق ذات الحجم الكبير مثل الحوسبة السحابية ، والتي لن تنتقل بسهولة إلى سوق الحوسبة العملاقة الأصغر بكثير. حدود التكنولوجيا الساخنة هي الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية.
يقول التقرير: “لن يكون العمل كالمعتاد مناسبًا” لـ NNSA. الوكالة بحاجة إلى خارطة طريق قوية لتطوير تكنولوجيا الحوسبة الجديدة. ويحث التقرير على التركيز على “الأبحاث عالية المخاطر والمكافآت” في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر “لتنمية الابتكار الجذري”. يقول التقرير أيضًا إن كل من الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية واعدان ويستحقان تحقيقًا جادًا ، لكنه يحذر من أنه من غير المحتمل أن يحل أي منهما محل الحوسبة الضخمة الضرورية لعمليات المحاكاة التقليدية.
تخطط NNSA الآن لاستبدال أجهزة الكمبيوتر “الإكساسكيل” الجديدة بنظام جديد عالي السعة مقره في لوس ألاموس في غضون أربع إلى خمس سنوات ، كما يقول روب نيلي ، مدير برنامج المحاكاة والحوسبة المتقدمة في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا. وسيتبع نظام ثانٍ من هذا القبيل حوالي عام 2030 في ليفرمور. يقول نيلي: “بدأت المناقشات المبكرة مع البائعين حول خرائط الطريق الخاصة بهم”. “نحن أيضًا على قدم وساق بالفعل في تنفيذ بعض توصيات NAS في LLNL ، لا سيما من خلال زيادة شراكاتنا مع موفري الخدمات السحابية.” تستكشف ليفرمور و Amazon Cloud Web Services الاهتمامات المشتركة في تكنولوجيا الحوسبة السحابية وعالية الأداء.
يقول نيلي إن ما سيحدث بعد ذلك “سيعتمد كثيرًا على الاتجاه العام للتكنولوجيا في هذا الإطار الزمني ، ومدى قدرتنا على تكييف رموزنا مع تلك التغييرات دون التضحية باحتياجات المهمة”. يتوقع أن يؤثر الذكاء الاصطناعي والسحابة على أنظمة ما بعد الإكساسكيل – إذا تمكنت NNSA من تكييف أكوادها مع التكنولوجيا الجديدة. هذا كبير إذا. بعد أن أمضت للتو عقدًا من الزمن في تكييف رموزها مع وحدات معالجة الرسومات ، فإن ثقة الدماغ في NNSA “ليست حريصة على التنويع من نهج GPU المتسارع حتى الآن.”
يعتقد كل من NNSA ومؤلفي التقرير أن الحوسبة الكمومية أبعد ما تكون عن ذلك. يقول نيلي: “لن تحل محل أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية في مهمتنا الأساسية المتمثلة في رموز تصميم أسلحة كبيرة ومعقدة ومتكاملة في أي وقت خلال السنوات العشر إلى الخمس عشرة القادمة”.
المخاوف العامة ليست مجرد رموز أسلحة ضخمة ومتخصصة للغاية. حدد برنامج حكومي أكثر من 20 تطبيقًا تتطلب حوسبة إكساسكيل – سيستفيد الكثير منها من نطاقات أكبر.
من مقالات موقعك
مقالات ذات صلة حول الويب
اكتشاف المزيد من عرب نيوز للتقنية
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
