Supercomputere, kunstig intelligens og digitale tvillinger: en komplet guide på spansk

Informatec Digital » Ressourcer » Supercomputing, AI og digitale tvillinger: En komplet guide på spansk

Supercomputere og kunstig intelligens er blevet det hotteste par i nutidens teknologi. Vi taler ikke længere bare om enorme datacentre gemt i videnskabelige bunkere, men om maskiner, der er i stand til at skabe digitale tvillinger af planeten, det menneskelige hjerte eller en hel by, og endda stationære supercomputere, der (mere eller mindre) passer under et kontorbord.

Samtidig oplever vi et faseskift inden for AI: Fra et boom i træning af gigantiske modeller er vi gået over til en besættelse af inferens – det vil sige at bruge disse modeller fuldt ud i hverdagens opgaver. Hardwareproducenter, forskningscentre og universiteter konkurrerer nu om at tilbyde alt fra supercomputercentre som Barcelona Supercomputing Center (BSC) eller det europæiske LUMI til kompakte servere og AI-klare pc'er, der bringer en slags "mini-supercomputer" til skrivebordet.

Hvad er supercomputere egentlig, og hvordan måles deres kraft?

Når vi taler om supercomputere, refererer vi ikke til en opgraderet pc, men snarere til klynger af tusindvis af computere, der arbejder koordineret, som om de var én maskine. Hver af disse computere er en node med sine egne CPU'er, GPU'er, RAM og lagerplads, alt sammen forbundet af ultrahurtige sammenkoblingsnetværk, der minimerer latenstid , den største fjende af ydeevne.

Disse maskiners kraft udtrykkes i FLOPS (floating-point operations per second) . Derhjemme kan en kraftig computer operere i teraFLOPS (TFLOPS)-området. Inden for supercomputere spiller vi i en anden liga: det er almindeligt at tale om petaFLOPS ( ^10¹⁵ operationer per sekund) og, i de mest avancerede systemer, exaFLOPS ( ^10¹⁸ ). Frontier i USA var den første til officielt at bryde exaskala-barrieren.

For at give dig en idé, kan en moderne supercomputer på en time udføre det, som en hjemmecomputer ville tage år at beregne . Denne utrolige computerkraft er det, der giver os mulighed for at simulere alt fra orkaner til proteindynamik eller at træne AI-modeller med billioner af parametre.

Hvordan ser supercomputere fysisk ud, og hvorfor har de brug for så meget køling?

Visuelt set ligner en supercomputer slet ikke en typisk stationær pc. Den ligner normalt et rum fyldt med metalskabe , der hver især indeholder hundredvis eller tusindvis af processorer, GPU'er og harddiske. Strømmen er så enorm, at energiforbruget kan nå op på flere megawatt , og en betydelig del af denne energi går tabt som varme.

Derfor har disse systemer brug for dedikerede rum med ekstrem køling : industriel klimastyring, varme og kolde gange, direkte væskekøling til chippen og endda kreative løsninger til at udnytte den varme. I Schweiz genbruges varmen fra en supercomputer for eksempel til at opvarme universitetsbygninger , hvilket forvandler et problem til en fordel.

I nogle tilfælde anvendes meget sofistikerede sikkerheds- og beskyttelsessystemer, såsom glasindkapslinger med specielle brandbekæmpelsessystemer , der bruger mikroniseret vand, der er i stand til at slukke brande uden at beskadige elektronikken. Dette er tilfældet med den originale MareNostrum i Barcelona, ​​installeret inde i kapellet på Polyteknisk Universitet i Catalonien: sandsynligvis en af ​​de supercomputere med de mest usædvanlige placeringer i verden.

Den digitale tvillinge-revolution: fra Jorden til det menneskelige hjerte

Kombinationen af ​​supercomputing og kunstig intelligens driver et nøglekoncept: digitale tvillinger . Disse er ikke blot virtuelle modeller, men dynamiske replikaer, der integrerer data fra den virkelige verden i næsten realtid for at simulere, forudse og optimere, hvad der sker i den fysiske verden.

I Europa promoverer Europa-Kommissionen Destination Earth-programmet (DestinE) , der sigter mod at udvikle en meget præcis digital tvilling af Jorden inden for få år. Takket være supercomputere som LUMI , den mest kraftfulde i Den Europæiske Union, kan der udføres langsigtede klimasimuleringer med meget høj opløsning, der inkorporerer atmosfæren, havene og landoverfladen med et detaljeringsniveau, der indtil for nylig kun var muligt med meget kortsigtede vejrmodeller.

Ifølge Utz-Uwe Haus, leder af HPE HPC/AI EMEA Research Lab, giver denne funktion mulighed for en bedre forståelse af ekstreme begivenheder med henblik på katastrofehåndtering, studiet af klimaforandringsscenarier og vurderingen af ​​gletsjeres, havis, vegetation og aerosolers indvirkning på det globale klima. Men det muliggør også noget meget praktisk: forudsigelse af lokale effekter med enorm præcision, såsom gennemsnitlig nedbør, tørke eller oversvømmelser på en regions eller bys skala.

Dette har direkte konsekvenser for landbrugsplanlægning (hvilke afgrøder der er levedygtige i et givet område og med hvilken risiko), for investeringer i vedvarende energi (prognoser for solskins- og vindtimer over årtier) og for infrastrukturdesign. Det er et tydeligt eksempel på, hvordan supercomputere ophører med at være noget abstrakt og begynder at påvirke meget konkrete økonomiske beslutninger.

Digitale tvillinger i byer, floder og havne

Digitale tvillinger er ikke begrænset til det globale klima. Barcelonas storbyområde har en digital tvilling med sine 164 kommuner, der muliggør simulering af bymæssige, økonomiske, mobilitets-, bolig- og vidensmæssige scenarier for de kommende årtier. Politikker og planer kan testes på denne virtuelle kopi, før der træffes beslutninger i den virkelige verden.

Inden for havne- og flodtransportsektoren udvikler Sevilla Havn Guadaltwin, en digital tvilling af Guadalquivir-vandvejen, som en del af sin digitaliseringsplan. Dette system integrerer AI og maskinlæring for at forbedre forudsigelser og beslutninger vedrørende flodtrafik, dybgangsstyring, tidevand, infrastruktur og sikkerhed.

Selv inden for tilsyneladende forskellige områder som højenergifysik og mode, er digitale tvillinger begyndt at finde vej ind i branchen. CERN forsker i, hvordan man bruger disse modeller i sine partikelfysikeksperimenter, robotteknologi og kølesystemer, mens virksomheder som H&M har skabt digitale kopier af menneskemodeller til reklamekampagner, hvilket har udløst debatter om billedrettigheder og fremtiden for kreativt arbejde.

Menneskekroppen som den næste store digitale tvilling

En af de mest ambitiøse udfordringer ligger inden for sundhedsvæsenet. Teams som Steven Niederers på Imperial College London arbejder på digitale tvillinger af individuelle hjerter med deres specifikke form, størrelse og funktion. Disse modeller muliggør simulering af operationer og behandlinger uden risiko for patienten og bruges allerede i kliniske forsøg og interventionsplanlægning.

Forskere som Andreu Climent og María de la Salud Guillem fra Polytekniske Universitet i Valencia mener, at disse digitale hjertetvillinger vil være nøglen til at behandle komplekse arytmier, afgøre, hvem der har gavn af en implanterbar defibrillator, og forudse risikoen for pludselig død. Og det langsigtede mål er endnu mere ambitiøst: at bygge en komplet digital tvilling af menneskekroppen , der vil muliggøre test af behandlinger, justering af medicindoser og personliggørelse af medicin i videst muligt omfang.

AI, supercomputing og skiftet fra træning til inferens

I årevis er størstedelen af ​​AI-investeringerne gået til træning af stadig større modeller, især inden for generativ AI. I dag skifter fokus tydeligvis mod inferens : at bruge disse modeller i stor skala i produktionen, kontinuerligt og til en lavere omkostning pr. operation.

Dette skift var tydeligt på CES 2026. Producenter som Lenovo afslørede servere, der er specielt designet til inferens, såsom ThinkSystem SR675i, SR650i og ThinkEdge SE455i , klar til at køre AI-modeller nær datakilden, på den såkaldte edge.

Origin PC, nu en del af Corsair-økosystemet, har præsenteret S-Class Edge AI Developer Kit , en kompakt, brugsklar platform til udvikling af AI i netværkets edge. Ideen er, at små udviklings- eller forskningsteams kan teste og implementere AI uden altid at være afhængige af skyen eller massive eksterne datacentre.

De fleste pc-producenter, der var til stede på CES, fulgte samme vej: Acer med sin RA100 AI mini-station og sine opdaterede Veriton-desktops; LG GRAM med dobbelte AI-funktioner (lokal + cloud); Asus med en række nye Vivobooks og ProArt PX13 convertible-computere rettet mod skabere, der arbejder med AI; Dell opdaterer XPS- serien til AI-arbejdsbelastninger; og HP opdaterer EliteBook, EliteBoard, Omnibook og OmniStudio, alle med AI-acceleration og datakraft.

Supercomputere, der handler om skrivebordet: "desktop-supercomputeren"

En særlig interessant tendens er lokal supercomputerteknologi , hvor maskiner, selvom de ikke når et nationalt centers skala, tilbyder utrolig kraft i et desktopformat. På CES 2026 afslørede Gigabyte (gennem sit datterselskab Giga Computing) Gigabyte W775-V10 , en ægte "desktop-supercomputer".

Dette system integrerer NVIDIA AI-stakken og NVIDIA GB300 Grace Blackwell Ultra Desktop- acceleratoren , blandt andre topkomponenter. Målet er at gøre det muligt for AI-teams at træne og udlede komplekse modeller uden at være afhængige af skyen eller eksterne datacentre, samtidig med at de opretholder fuld kontrol over data- og runtime-miljøet.

Sideløbende har CES bidraget til at opfriske økosystemet af komponenter: nye Intel Core Ultra CPU'er , nye AMD Ryzen- processorer, Qualcomms Snapdragon X2 Plus -chip , Kioxias BG7 SSD'er, avanceret DDR5-hukommelse fra Gigabyte og opdaterede bundkort fra MSI, alle designet til at understøtte dataintensive og AI-intensive arbejdsbyrder.

Inden for periferiudstyr fremviste mærker som Corsair deres nyeste high-end mus og tastaturer, mens Anker, Eufy og Soundcore fokuserede på forbundne enheder. Selv nogle spændende gadgets dukkede op, såsom Plaud Notepin S , en lille notesenhed drevet af AI.

Hvad bruges supercomputere til i dag: fra COVID til luftkvalitet

Supercomputere bruges næsten altid til avanceret forskning inden for områder, hvor en almindelig pc bogstaveligt talt ville tage evigheder at beregne. Deres klassiske anvendelser omfatter meteorologi og klima , jordskælvssimulering, forskning i astrofysik, geofysik, biologi, medicin, lægemiddeldesign og rumfartsteknik.

Under COVID-19-pandemien blev adskillige supercomputere brugt til at simulere virale proteiners opførsel, teste molekylekombinationer og accelerere søgningen efter lægemidler. Massive simuleringer gjorde det muligt for forskere at droppe uheldige tilgange og fokusere deres indsats på de forbindelser med den højeste sandsynlighed for succes.

Centre som Barcelona Supercomputing Center har vist meget konkrete eksempler: Med sensordata og fluiddynamikmodeller trænede de neurale netværk til at styre forbrændingsanlæg og forbedre brændstofforbruget ved at reducere emissioner; eller til at forudsige luftkvaliteten i store byer med bemærkelsesværdig nøjagtighed baseret på mange års historiske data.

Et andet slående eksempel er AlphaFold , DeepMinds system til at forudsige proteinfoldning ud fra dets aminosyresekvens. Dette problem på Nobelprisniveau har nydt godt af en eksplosiv kombination af AI, big data og supercomputing . Indflydelsen på biomedicin og lægemiddeldesign har været enorm, i en sådan grad at titusindvis af forskere verden over allerede bruger dets resultater dagligt.

Almindelige anvendelser af supercomputere

• Vejr- og klimaprognoser på mellemlang og lang sigt.
• Simulering af jordskælv, tsunamier og naturkatastrofer for at reducere skader.
• Design og test af fly, køretøjer og raketter ved hjælp af aerodynamiske modeller.
• Lægemiddeludvikling og -design og molekylære interaktionsstudier.
• Astrofysik og kosmologi: dannelsen af ​​galakser, stjerner og sorte huller.
• Luftkvalitet og atmosfærisk sammensætning i regioner og byer.
• Big Data og social simuleringkulturel udvikling, befolkningsbevægelser, smarte byer.
• Sikkerhed og forsvarFra simulering af atomvåben til digitale tvillinger af radarer og komplekse systemer.

Hvor er de store supercomputere placeret, og hvilken rolle spiller Spanien?

Top 500- listen samler og rangerer de 500 mest kraftfulde supercomputere i verden to gange om året siden 1993. Selvom Kina fører an i antallet af systemer på listen, fastholder USA føringen i den samlede samlede kraft , især med maskiner som Frontier.

Blandt de nuværende giganter er Fugaku i Japan, som banede vejen i årevis; Summit og Sierra i USA; og Sunway TaihuLight og Tianhe-2A i Kina, som også engang havde topplaceringen. Italien er hjemsted for systemer som HPC5 og Marconi-100 , og Schweiz kan prale af Piz Daint , en mangeårig leder i Europa.

I Spanien er benchmarken MareNostrum på Barcelona Supercomputing Center. Siden den første version i 2004, med cirka 42,4 teraFLOPS, er den skaleret op til den nuværende MareNostrum 4, med omkring 13,7 petaFLOPS . Den næste generation, MareNostrum 5, vil repræsentere et spring på flere størrelsesordener i strøm- og energiforbrug og er en del af den europæiske strategi for at udvikle exaskala-infrastruktur.

Et særligt vigtigt netværk er det spanske supercomputernetværk (RES) , som samler centre og maskiner fordelt på tværs af forskellige autonome samfund og leverer tjenester til forskere i hele landet. Med udgangspunkt i dette fundament er der også blevet oprettet et iberoamerikansk supercomputernetværk , der forbinder ressourcer fra lande som Mexico og andre latinamerikanske partnere til fælles projekter.

På regionalt niveau skiller faciliteter som Picasso-supercomputeren på Málaga Universitet sig ud med omkring 40.000 computerkerner og 180 TB RAM. Picasso betjener både forskere på selve universitetet og andalusiske brugere gennem den andalusiske bioinformatikplatform, samt forskere fra hele Spanien gennem RES (Spansk netværk for bioinformatik).

Disse systemer kører næsten altid på Linux eller dets derivater på grund af deres open source-natur, stabilitet og lave ressourceforbrug sammenlignet med andre kommercielle operativsystemer. På dette fundament er der bygget et specialiseret og raffineret økosystem af videnskabelige værktøjer, programmeringsmiljøer og AI-biblioteker.

Referencecentre: Barcelona Supercomputing Center og det europæiske kapløb om sin egen hardware

Barcelona Supercomputing Center (BSC) er en af ​​Europas førende aktører inden for forskning i supercomputere og computerarkitektur. BSC, der i årtier er blevet ledet af Mateo Valero, er vokset fra at have administreret en enkelt supercomputer til at blive et center med over tusind mennesker fra mere end 50 lande, organiseret i afdelinger for datalogi, biovidenskab, geovidenskab og sociale applikationer.

Et af BSC's kendetegn er, at de ikke kun betjener maskiner; de udvikler også deres egen software, algoritmer og endda processorer . I årevis har de været involveret i europæiske projekter som EuroHPC og initiativer som European Processor Initiative (EPI) og europæiske chips baseret på åbne arkitekturer som RISC-V , med det formål at reducere Europas afhængighed af amerikanske og asiatiske producenter.

I samarbejde med andre partnere har BSC promoveret prototyper af vektorprocessorer , ARM- og RISC-V-baserede platforme og en hel familie af designs med navne som Turtle, Lizard og Chameleon , hvis kompleksitet er vokset med hver generation. Målet er på mellemlang sigt at skabe chips, der er i stand til at drive "MareNostrum 6"-supercomputere med kritisk computerteknologi udviklet i Europa.

Denne indsats er indrammet i en ubehagelig virkelighed: Europa plejede at designe en del af ARM-arkitekturen, men salget af ARM til ikke-europæiske virksomheder og manglen på egne store støberier har efterladt kontinentet i en usikker situation . Mens nogle initiativer, såsom USA's garanti for TSMC's avancerede produktion i Arizona, eller de chipfabrikker, som Tyskland og Frankrig tiltrækker med betydelige offentlige tilskud, finder sted i Spanien, står Spanien over for udfordringen med at kombinere design, produktion og et industrielt økosystem med forholdsvis færre ressourcer.

I denne sammenhæng involverer den spanske strategi konsolidering af centre som BSC, fremme af netværk som RES, støtte til open-chip-projekter og uddannelse af efterspurgte fagfolk inden for computerarkitektur og AI. Det er ikke tilfældigt, at centrets egne direktører anerkender, at ph.d.'er med speciale i disse områder modtager tilbud fra det private erhvervsliv med lønninger, der er svære at matche fra den akademiske verden, hvilket gør det udfordrende at fastholde talenter.

I mellemtiden styrker andre spanske universiteter deres infrastruktur, som det fremgår af Picasso-instituttet i Málaga og RES-noderne, der er fordelt over hele landet. I mange tilfælde betjener disse systemer partikelfysik , klimaforandringsstudier, ingeniørvidenskab, bioinformatik og smart city-projekter, hvilket viser, at supercomputing ikke længere er en luksus forbeholdt nogle få udvalgte laboratorier.

Når man ser på det store billede, er det ret tydeligt, at supercomputing er gået fra at være en kuriositet i laboratoriet til at blive en kritisk infrastruktur for klima, sundhed, sikkerhed, økonomi og endda for, hvordan vi designer byer, køretøjer og lægemidler. Samtidig bringer springet fra AI fra laboratoriet til produktion og fremkomsten af ​​digitale tvillinger noget af denne kraft til specialiserede servere og endda ingeniørers og forskeres desktops, hvilket skaber et scenarie, hvor supercomputing langt fra at forsvinde i stigende grad bliver integreret i vores dagligdag, selvom vi ofte ikke ser det.