كمبيوتر ينهي بثانية عملية حسابية تستغرق 6 مليارات سنة

تمت إزاحة الستار عن عملاق أجهزة كمبيوتر العالم "Summit"، الذي يوصف بأنه وحش أجهزة الكمبيوتر في العالم، في أحد مختبرات الفيزياء في ولاية تينيسي الأميركية. بحسب ما نشره موقع "Space"، من المرجح أن يتم تصنيف الجهاز الجديد ليكون العملاق الأسرع والأذكى في العالم، حيث يتفوق على نظيره الصيني بمراحل عند تحديث قائمة "أفضل 500 كمبيوتر عملاق" قريباً.

يمكن للحاسوب الفائق القوة - الذي يبلغ حجم غرفة خوادمه ما يعادل مساحة ملعبين للتنس - أن يبث الإجابات على 200 كوادريليون (أي 200 مع 15 صفر) في الثانية، وفقاً لما أعلنه مختبر أوك ريدج الوطني ORNL، حيث يقبع الكمبيوتر Summit العملاق.

2.3 تريليون يوم
ويوضح بيان مختبر ORNL: "إذا تمكن كل شخص على وجه الأرض من حل عملية حسابية خلال ثانية واحدة، فسيستغرق الأمر من كل سكان العالم نحو 305 أيام لينجزوا ما يقوم به الكمبيوتر الفائق القوة في ثانية واحدة". وبعبارة أخرى، سيستغرق ما يقوم به شخص واحد، بشكل نظري، عدد 2.3 تريليون يوم، أو 6.35 مليار سنة لكي يكمل ما ينجزه الكمبيوتر السوبر عملاق في ثانية واحدة فقط.

تفوق الكمبيوتر Summit على نظيره الصيني Sunway TaihuLight، الذي أصبح أسرع كمبيوتر عملاق في العالم "سابقا"، بأكثر من ضعفي القوة، حيث ينجز Summit خلال ثانية ما يقرب من 200 كوادريليون عملية حسابية، مقابل فقط 93 كوادريليون عملية حسابية في الثانية داخل المركز الوطني للحوسبة الفائقة في مدينة وشي بجنوب الصين.

مولد العملاق
إن الكمبيوتر العملاق Summit يعمل بنظام IBM AC922 الذي يتكون من 4,608 خوادم (سرفر) كمبيوتر- يحتوي كل منها على أدمغة ومعالجات كمبيوتر.

وللحفاظ على هذه الخوادم من ارتفاع درجة الحرارة، يتم ضخ أكثر من 4000 غالون من الماء خلال نظام التبريد الخاص بها كل دقيقة.

ويشرح دانيال جاكوبسون، عالم الأحياء الحسابي في ORNL، الذي يعمل في فريق تشغيل الكمبيوتر الفائق القوة: "إن بنية الكمبيوتر Summit مختلفة تماماً عما كان متعارف عليه من قبل." وذلك لسبب واحد وهو أن الكمبيوتر العملاق يستخدم ميزة Tensor Core الجديدة في كروت الجرافيكس الخاصة به (التي تصنعها Nvidia)، والتي تم تصميمها خصيصاً للتطبيقات، التي تركز على التعلم الآلي والذكاء الصناعي مع ضمان سرعات فائقة.

ذكاء صناعي وشبكات عصبية
وعلى عكس رقائق الكمبيوتر القديمة، فإن هذه الكروت أو الرقائق هي الأمثل حيث تم تعظيم أدائها لتفي باحتياجات نوع خاص من التشغيل للقيام بالعمليات الحسابية على أساس المصفوفات - أو مستطيلات مليئة الأرقام مع قواعد الجمع و الطرح والضرب الصفوف والأعمدة المختلفة.

وفي أغلب الأحوال، تتعلم أجهزة الكمبيوتر، المزودة ببرامج الذكاء الصناعي، استخدام ما يسمى "الشبكات العصبية" neural networks، التي تحتوي على عدة طبقات يتم من خلالها تغذية الحسابات المنخفضة لتبلغ مستويات أعلى، من خلال الاستخدام المكثف لنظام المصفوفات.

كسر حاجز "مليار المليار" عملية حسابية
ويقول جاكوبسون: "هذه ميزة جديدة تماماً مكنت فريق العاملين من كسر حاجز exascale (مقياس لإجراء مليار المليار عملية حسابية في الثانية)".

بالإضافة إلى ذلك، هناك مساحة شاسعة من الذاكرة الفائقة (RAM) المتاحة في كل من العقد (nodes)، حيث يمكن إجراء الحسابات بشكل موضعي في كل منها.

ويضيف جاكوبسون : "تحتوي كل عقدة في Summit على 512 غيغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي والشبكة التي تتصل بين العقد تستخدم التوجيه التكيفي، وبالتالي فهي سريعة بشكل لا يصدق وبكفاءة عالية". كما يعني ما يسمى بالتوجيه التكيفي، أن كمبيوتر Summit لديه بعض المرونة في كيفية تشغيل العمليات الحسابية – بشكل يحاكي شبكات خلايا الدماغ المرتبطة بالمشابك.

200 مليون دولار
وعلى الرغم من أن تكاليف إنشاء كمبيوتر Summit- بحسب ما ذكره تقرير لصحيفة "نيويورك تايمز"- تصل إلى 200 مليون دولار، إلا أن ما يقدمه كمبيوتر Summit للعلم لا يمكن أن يضاهى، فهو يساعد بشكل رائع في حل بعض ألغاز العالم الأكثر تعقيداً.

ويوضح جاكوبسون: "هناك الكثير والكثير من الاستخدامات العلمية لهذه القدرة الحاسوبية الفائقة. وسواء كانت الاستخدامات، على سبيل المثال، للاكتشافات الجديدة للطاقة الحيوية أو الاكتشافات الجديدة للأدوية الدقيقة، فإنه الأمر ببساطة يتلخص في أن العديد من الأشياء، التي لم تكن متاحة في الماضي، أصبحت ممكنة الآن".

ويقول جاك ويلز ، مدير العلوم في مختبر ORNL، إنه يمكن تعليم برامج الذكاء الصناعي اختيار وتصنيف جميع أنواع البيانات، بدءاً من تلك الموجودة في العلوم البيولوجية إلى الفيزياء، بالإضافة إلى اكتشافات النيوترينوهات والجسيمات الأخرى.