- A szuperszámítástechnika és a mesterséges intelligencia lehetővé teszi a bolygó, a városok és az emberi szervek digitális ikrei létrehozását, hogy szimulálják és előre jelezzék az összetett forgatókönyveket.
- Európa olyan projekteket támogat, mint a Destination Earth, a LUMI és a BSC, amelyek szuperszámítógépeket, központok hálózatait és saját chipek fejlesztését ötvözik.
- A mesterséges intelligencia fókusza a tömeges betanításról a következtetésre helyeződik át, új szervereket, PC-ket és még asztali szuperszámítógépeket is készítenek fel a mesterséges intelligencia használatára.
- Spanyolország a MareNostrummal, a spanyol szuperszámítógépes hálózattal és olyan rendszerekkel vesz részt ebben a versenyben, mint a Picasso, szolgáltatásokat nyújtva a tudomány, az ipar és a társadalom számára.
A szuperszámítástechnika és a mesterséges intelligencia napjaink legforróbb párosításává vált a technológiában. Már nem csak tudományos bunkerekben elrejtett hatalmas adatközpontokról beszélünk, hanem olyan gépekről, amelyek képesek a bolygó, az emberi szív vagy egy egész város digitális ikertestvéreinek létrehozására, sőt olyan asztali szuperszámítógépekről is, amelyek (többé-kevésbé) elférnek egy irodai asztal alatt.
Ugyanakkor a mesterséges intelligencia fejlődésében fázisváltást tapasztalunk: a gigantikus modellek betanításának fellendülésétől a következtetés megszállottságáig jutottunk – vagyis e modellek teljes kapacitással történő használatáig a mindennapi feladatokban. A hardvergyártók, kutatóközpontok és egyetemek most versenyeznek azért, hogy mindent kínáljanak, a szuperszámítógépes központoktól, mint például a Barcelonai Szuperszámítógépes Központ (BSC) vagy az európai LUMI, a kompakt szerverekig és a mesterséges intelligenciára felkészített PC-kig, amelyek egyfajta „mini szuperszámítógépet” hoznak az asztali gépekre.
Mi is valójában a szuperszámítástechnika, és hogyan mérik a teljesítményét?
Amikor szuperszámítógépekről beszélünk, nem egy felturbózott PC-re gondolunk, hanem több ezer számítógépből álló klaszterekre, amelyek összehangoltan működnek, mintha egyetlen gépet alkotnának. Ezek a számítógépek mindegyike egy csomópont, saját CPU-kkal, GPU-kkal, RAM-mal és tárhellyel, amelyeket ultragyors összekötő hálózatok kötnek össze, amelyek minimalizálják a késleltetést , a teljesítmény legnagyobb ellenségét.
Ezeknek a gépeknek a teljesítményét FLOPS-ban (lebegőpontos műveletek másodpercenként) fejezik ki . Otthon egy nagy teljesítményű számítógép teraFLOPS (TFLOPS) tartományban is működhet. A szuperszámítástechnikában más a helyzet: szokás petaFLOPS- ról ( 10¹⁵ művelet másodpercenként), a legfejlettebb rendszerekben pedig exaFLOPS-ról ( 10¹⁸ ) beszélni. Az egyesült államokbeli Frontier volt az első, amely hivatalosan is áttörte az exaskálájú határt.
Hogy legyen egy elképzelésed, egy modern szuperszámítógép egy óra alatt képes elvégezni azt a számítást, amit egy otthoni számítógép évekbe telne kiszámolni . Ez a hihetetlen számítási teljesítmény teszi lehetővé számunkra, hogy mindent szimuláljunk a hurrikánoktól a fehérjedinamikáig, vagy hogy mesterséges intelligencia modelleket tanítsunk trillió paraméterekkel.
Hogyan néznek ki fizikailag a szuperszámítógépek, és miért van szükségük ekkora hűtésre?
Vizuálisan egy szuperszámítógép egyáltalán nem hasonlít egy tipikus asztali PC-re. Általában egy fémszekrényekkel teli szobára hasonlít , amelyek mindegyike több száz vagy ezer processzort, GPU-t és merevlemezt tartalmaz. A teljesítménye olyan hatalmas, hogy az energiafogyasztás elérheti a több megawattot is, és ennek az energiának jelentős része hőként elvész.
Ezért van szükségük ezeknek a rendszereknek extrém hűtésű, erre a célra kialakított helyiségekre : ipari klímaszabályozásra, hideg és meleg folyosókra, közvetlen folyadékhűtésre a chiphez, sőt kreatív megoldásokra is a hő hasznosítására. Svájcban például egy szuperszámítógép hőjét egyetemi épületek fűtésére használják fel , így a problémából előnyt csinálnak.
Bizonyos esetekben rendkívül kifinomult biztonsági és védelmi rendszereket alkalmaznak, például speciális tűzoltó rendszerekkel ellátott üvegházakat , amelyek mikronizált vizet használnak, amely képes eloltani a tüzet az elektronika károsítása nélkül. Ez a helyzet az eredeti MareNostrum esetében Barcelonában, amelyet a Katalán Műszaki Egyetem kápolnájában telepítettek: valószínűleg ez az egyik szuperszámítógép a világon a legszokatlanabb helyen.
A digitális ikerforradalom: a Földtől az emberi szívig
A szuperszámítástechnika és a mesterséges intelligencia kombinációja egy kulcsfontosságú koncepciót vezérel: a digitális ikreket . Ezek nem egyszerűen virtuális modellek, hanem dinamikus másolatok, amelyek közel valós időben integrálják a valós adatokat, hogy szimulálják, előre jelezzék és optimalizálják a fizikai világban történteket.
Európában az Európai Bizottság a Destination Earth (DestinE) programot népszerűsíti , amelynek célja a Föld nagy pontosságú digitális ikertestvérének létrehozása néhány éven belül. Az olyan szuperszámítógépeknek, mint a LUMI , amely az Európai Unió legerősebb számítógépe, nagyon nagy felbontású, hosszú távú éghajlati szimulációk végezhetők el, amelyek a légkört, az óceánokat és a szárazföldi felszínt olyan részletességgel tartalmazzák, amely egészen a közelmúltig csak nagyon rövid távú időjárási modellekkel volt elérhető.
Utz-Uwe Haus, a HPE HPC/AI EMEA Kutatólaboratórium vezetője szerint ez a képesség lehetővé teszi a szélsőséges események jobb megértését a katasztrófavédelem szempontjából, az éghajlatváltozási forgatókönyvek tanulmányozását, valamint a gleccserek, a tengeri jég, a növényzet és az aeroszolok globális éghajlatra gyakorolt hatásának értékelését. De egy nagyon praktikus dolgot is lehetővé tesz: a helyi hatások , például az átlagos csapadékmennyiség, az aszályok vagy az árvizek régió- vagy városszintű előrejelzését hatalmas pontossággal.
Ennek közvetlen következményei vannak a mezőgazdasági tervezésre (mely növények életképesek egy adott területen, és milyen kockázattal járnak), a megújuló energiaforrásokba történő beruházásokra (a napsütéses órák és a szél évtizedekre vonatkozó előrejelzése), valamint az infrastruktúra-tervezésre. Ez egy egyértelmű példa arra, hogy a szuper-számítástechnika hogyan szűnik meg elvont dolog lenni, és hogyan kezd el befolyásolni a nagyon is konkrét gazdasági döntéseket.
Digitális ikrek városokban, folyókban és kikötőkben
A digitális ikrek nem korlátozódnak a globális éghajlatra. A barcelonai nagyvárosi terület 164 településének digitális ikertestvére lehetővé teszi a városi, gazdasági, mobilitási, lakhatási és tudásforgatókönyvek szimulációját az elkövetkező évtizedekre. A politikák és tervek ezen a virtuális másolaton tesztelhetők, mielőtt a valós világban döntéseket hoznának.
A kikötői és folyami közlekedési szektorban a sevillai kikötő digitalizációs tervének részeként fejleszti a Guadaltwin rendszert, a Guadalquivir vízi út digitális ikertestvérét. Ez a rendszer integrálja a mesterséges intelligenciát és a gépi tanulást a folyami forgalommal, a merülésszabályozással, az árapályokkal, az infrastruktúrával és a biztonsággal kapcsolatos előrejelzések és döntések javítása érdekében.
Még a látszólag egymástól eltérő területeken is, mint például a nagyenergiájú fizika és a divat, a digitális ikrek elkezdtek utat törni az iparnak. A CERN azt kutatja, hogyan lehetne ezeket a modelleket felhasználni részecskefizikai kísérleteiben, robotikájában és hűtőrendszereiben, míg olyan cégek, mint a H&M, emberi modellek digitális másolatait készítették reklámkampányaikhoz, vitákat váltva ki a képalkotási jogokról és a kreatív munka jövőjéről.
Az emberi test, mint a következő nagyszerű digitális ikertestvér
Az egyik legambiciózusabb kihívás az egészségügyben rejlik. Olyan csapatok, mint Steven Niederer csapata az Imperial College Londonban, egyéni szívek digitális ikreken dolgoznak, amelyek egyedi formával, mérettel és funkcióval rendelkeznek. Ezek a modellek lehetővé teszik a műtétek és kezelések szimulációját a beteg kockázata nélkül, és már alkalmazzák őket klinikai vizsgálatokban és beavatkozás-tervezésben.
Olyan kutatók, mint Andreu Climent és María de la Salud Guillem, a Valenciai Műszaki Egyetemről úgy vélik, hogy ezek a digitális szívizom-ikrek kulcsfontosságúak lesznek a komplex aritmiák kezelésében, annak eldöntésében, hogy kinek előnyös egy beültethető defibrillátor, és a hirtelen halál kockázatának előrejelzésében. A hosszú távú cél pedig még ambiciózusabb: az emberi test teljes digitális ikertestvérének megalkotása, amely lehetővé teszi a terápiák tesztelését, a gyógyszeradagolás módosítását és az orvoslás teljes mértékű személyre szabását.
MI, szuperszámítástechnika és az átállás a betanításról a következtetésre
Évekig a mesterséges intelligenciába történő befektetések nagy részét egyre nagyobb modellek betanítására fordították, különösen a generatív mesterséges intelligenciában. Ma a hangsúly egyértelműen a következtetésre helyeződik át : ezeknek a modelleknek a nagy léptékű, folyamatos és alacsonyabb műveleti költséggel történő éles környezetben történő használata.
Ez a változás egyértelműen megmutatkozott a CES 2026 kiállításon . Az olyan gyártók, mint a Lenovo, kifejezetten következtetésre tervezett szervereket mutattak be, mint például a ThinkSystem SR675i, SR650i és ThinkEdge SE455i , amelyek készen állnak arra, hogy mesterséges intelligencia modelleket futtassanak az adatforrás közelében, az úgynevezett peremhálózaton.
Az Origin PC, amely mostantól a Corsair ökoszisztéma része, bemutatta az S-Class Edge AI Developer Kitet , egy kompakt, használatra kész platformot a hálózat peremén történő mesterséges intelligencia fejlesztéséhez. Az ötlet az, hogy a kis fejlesztői vagy kutatócsoportok tesztelhessék és telepíthessék a mesterséges intelligenciát anélkül, hogy mindig a felhőre vagy a hatalmas külső adatközpontokra kellene támaszkodniuk.
A CES-en jelen lévő PC-gyártók többsége ugyanazt az utat követte: az Acer az RA100 mesterséges intelligenciával működő mini-állomásával és a frissített Veriton asztali számítógépeivel; az LG GRAM kettős mesterséges intelligencia-képességekkel (helyi + felhő) ellátott; az Asus az új Vivobookokkal és a ProArt PX13 konvertibilis számítógéppel , amelyet a mesterséges intelligenciával dolgozó alkotóknak szántak; a Dell frissítette az XPS termékcsaládot a mesterséges intelligenciával támogatott munkaterhelésekhez; a HP pedig frissítette az EliteBook, EliteBoard, Omnibook és OmniStudio modelleket, mindegyiket mesterséges intelligencia által vezérelt gyorsítással és adatátviteli teljesítménnyel.
Szuperszámítástechnika, ami az asztali gépekre korlátozódik: az „asztali szuperszámítógép”
Egy különösen érdekes trend a helyi szuperszámítástechnika , olyan gépekkel, amelyek bár nem érik el egy országos központ méretét, hihetetlen teljesítményt nyújtanak asztali formátumban. A CES 2026-on a Gigabyte (leányvállalatán, a Giga Computingon keresztül) bemutatta a Gigabyte W775-V10-et , egy igazi „asztali szuperszámítógépet”.
Ez a rendszer integrálja az NVIDIA AI stacket és az NVIDIA GB300 Grace Blackwell Ultra Desktop gyorsítót , más csúcskategóriás komponensek mellett. Célja, hogy a mesterséges intelligencia alapú csapatok összetett modelleket képezhessenek és következtethessenek ki belőlük anélkül, hogy a felhőre vagy külső adatközpontokra támaszkodnának , miközben teljes mértékben kontrollálják az adatokat és a futási környezetet.
Ezzel párhuzamosan a CES felfrissítette az alkatrész-ökoszisztémát: új Intel Core Ultra CPU-k , új AMD Ryzen processzorok, a Qualcomm Snapdragon X2 Plus chipje , a Kioxia BG7 SSD-i, a Gigabyte fejlett DDR5 memóriái és az MSI frissített alaplapjai, amelyek mindegyike az adat- és mesterséges intelligencia-intenzív munkaterhelések támogatására készült.
A perifériák szektorában olyan márkák, mint a Corsair, mutatták be legújabb csúcskategóriás egereiket és billentyűzeteiket, míg az Anker, az eufy és a Soundcore a csatlakoztatott eszközökre összpontosított. Még néhány érdekes kütyü is megjelent, mint például a Plaud Notepin S , egy mesterséges intelligencia által működtetett kis jegyzetelő eszköz.
Mire használják ma a szuperszámítógépeket: a COVID-tól a levegőminőségig
A szuperszámítógépeket szinte mindig olyan területeken használják fejlett kutatásokhoz , ahol egy hagyományos PC-vel szó szerint örökkévalóságokig tartana a számítás. Klasszikus felhasználási területeik közé tartozik a meteorológia és az éghajlat , a földrengésszimuláció, az asztrofizikai, geofizikai, biológiai, orvosi, gyógyszertervezési és repülőgépipari mérnöki kutatások.
A COVID-19 világjárvány alatt számos szuperszámítógépet használtak vírusfehérjék viselkedésének szimulálására, molekulakombinációk tesztelésére és a gyógyszerek keresésének felgyorsítására. A tömeges szimulációk lehetővé tették a kutatók számára, hogy elvethessék a nem túl ígéretes megközelítéseket, és erőfeszítéseiket a legnagyobb sikervalószínűséggel rendelkező vegyületekre összpontosítsák.
Az olyan központok, mint a Barcelonai Szuperszámítógépes Központ, nagyon kézzelfogható példákat mutattak be: szenzoradatok és folyadékdinamikai modellek segítségével neurális hálózatokat képeztek ki a hulladékégetők vezérlésére és az üzemanyag-felhasználás javítására a kibocsátások csökkentésével; vagy a nagyvárosok levegőminőségének figyelemre méltó pontossággal történő előrejelzésére az évek során felhalmozott historikus adatok alapján.
Egy másik szembetűnő példa az AlphaFold , a DeepMind rendszere, amely a fehérjehajtogatást aminosav-szekvenciája alapján jósolja meg. Ez a Nobel-díjas probléma a mesterséges intelligencia, a big data és a szuperszámítástechnika robbanásszerű kombinációjából profitált . A biomedicinára és a gyógyszertervezésre gyakorolt hatás óriási volt, odáig, hogy világszerte több tízezer kutató használja már naponta az eredményeit.
A szuperszámítástechnika gyakori felhasználási módjai
- Időjárás- és éghajlat-előrejelzés közép- és hosszú távon.
- Földrengések, cunamik és természeti veszélyek szimulációja a károk csökkentése érdekében.
- Repülőgépek, járművek és rakéták tervezése és tesztelése aerodinamikai modellek segítségével.
- Gyógyszerkutatás és -tervezés és molekuláris interakciós vizsgálatok.
- Asztrofizika és kozmológia: galaxisok, csillagok és fekete lyukak kialakulása.
- Levegőminőség és légköri összetétel régiókban és városokban.
- Big Data és társadalmi szimuláció: kulturális evolúció, népességmozgások, intelligens városok.
- Biztonság és védelem: az atomfegyverek szimulációjától a radarok és komplex rendszerek digitális ikertestvéreiig.
Hol találhatók a nagy szuperszámítógépek, és milyen szerepet játszik Spanyolország?
A Top500 lista 1993 óta évente kétszer állítja össze és rangsorolja a világ 500 legerősebb szuperszámítógépét. Bár Kína vezet a listán szereplő rendszerek számában, az Egyesült Államok továbbra is vezető szerepet tölt be az összesített teljesítmény tekintetében , különösen az olyan gépek esetében, mint a Frontier.
A jelenlegi óriások között ott van a japán Fugaku , amely évekig vezető szerepet töltött be; az egyesült államokbeli Summit és Sierra ; valamint a kínai Sunway TaihuLight és Tianhe-2A , amelyek egykor szintén az élen álltak. Olaszország olyan rendszereknek ad otthont, mint a HPC5 és a Marconi-100 , Svájc pedig a Piz Dainttal büszkélkedhet , amely régóta vezető szerepet tölt be Európában.
Spanyolországban a Barcelonai Szuperszámítógép-központban található MareNostrum a mércéje. A 2004-es első, körülbelül 42,4 teraFLOPS-os verziója óta a jelenlegi, körülbelül 13,7 petaFLOPS-os MareNostrum 4-ig skálázódott . A következő generáció, a MareNostrum 5, több nagyságrendnyi ugrást jelent majd az energia- és energiafogyasztás terén, és része az exaskála-infrastruktúra fejlesztésére irányuló európai stratégianek.
Különösen fontos hálózat a Spanyol Szuperszámítógépes Hálózat (RES) , amely különböző autonóm közösségekben elosztott központokat és gépeket hoz össze, és országszerte szolgáltatásokat nyújt a kutatóknak. Erre az alapra építve létrehoztak egy Ibero-Amerikai Szuperszámítógépes Hálózatot is , amely olyan országok erőforrásait köti össze, mint Mexikó és más latin-amerikai partnerek közös projektekhez.
Regionális szinten olyan létesítmények emelkednek ki, mint a Málagai Egyetem Picasso szuperszámítógépe , mintegy 40 000 számítási maggal és 180 TB RAM-mal. A Picasso mind az egyetem kutatóit, mind az andalúz felhasználókat az Andalúz Bioinformatikai Platformon keresztül, valamint a spanyolországi tudósokat a RES-en (Spanyol Bioinformatikai Hálózat) keresztül szolgálja ki.
Ezek a rendszerek szinte mindig Linuxon vagy annak származékain futnak , nyílt forráskódú jellegük, stabilitásuk és más kereskedelmi operációs rendszerekhez képest alacsony erőforrás-fogyasztásuk miatt. Erre az alapra egy specializált és kifinomult tudományos eszközökből, programozási környezetekből és mesterséges intelligencia könyvtárakból álló ökoszisztémát építettek.
Referenciaközpontok: Barcelonai Szuperszámítógépes Központ és az európai verseny a saját hardverért
A Barcelonai Szuperszámítógépes Központ (BSC) Európa egyik vezető szereplője a szuperszámítógépek és a számítógép-architektúra kutatásában. A Mateo Valero évtizedekig vezetett BSC-je egyetlen szuperszámítógép irányításából egy több mint ezer embert foglalkoztató központtá nőtte ki magát, több mint 50 országból, a Számítástechnika, az Élettudományok, a Földtudományok és a Társadalmi Alkalmazások tanszékeire szerveződve.
A BSC egyik megkülönböztető jegye, hogy nemcsak gépeket üzemeltet, hanem saját szoftvereket, algoritmusokat és processzorokat is fejleszt . Évek óta részt vesz olyan európai projektekben, mint az EuroHPC , valamint olyan kezdeményezésekben, mint az Európai Processzor Kezdeményezés (EPI), és olyan nyílt architektúrákon alapuló európai chipek, mint a RISC-V , azzal a céllal, hogy csökkentse Európa függőségét az amerikai és ázsiai gyártóktól.
Más partnerekkel együttműködve a BSC vektorprocesszorok prototípusait , ARM- és RISC-V-alapú platformokat, valamint egy egész családot népszerűsített, olyan nevekkel, mint a Turtle, a Lizard és a Chameleon , amelyek összetettsége generációról generációra nőtt. A cél középtávon olyan chipek létrehozása, amelyek képesek a „MareNostrum 6” szuperszámítógépek működtetésére Európában kifejlesztett kritikus számítástechnikai eszközökkel.
Ez a törekvés egy kellemetlen valóságba illeszkedik: korábban Európa tervezte az ARM architektúra egy részét, de az ARM nem európai vállalatoknak történő eladása és a nagy saját öntödék hiánya bizonytalan helyzetbe hozta a kontinenst . Míg néhány kezdeményezés, például az Egyesült Államok garantálja a TSMC fejlett termelését Arizonában, vagy a Németország és Franciaország által jelentős állami támogatásokkal vonzott chipgyárak, Spanyolországban valósul meg, Spanyolország azzal a kihívással néz szembe, hogy a tervezést, a gyártást és egy viszonylag kevesebb erőforrással rendelkező ipari ökoszisztémát ötvöz.
Ebben az összefüggésben a spanyol stratégia magában foglalja az olyan központok konszolidációját, mint a BSC, az olyan hálózatok előmozdítását, mint a RES, a nyílt chip projektek támogatását, valamint a számítógép-architektúra és a mesterséges intelligencia területén rendkívül keresett szakemberek képzését . Nem véletlen, hogy – ahogy a központ igazgatói is elismerik – az ezekre a területekre szakosodott PhD-hallgatók olyan ajánlatokat kapnak a magánszektortól, amelyek fizetései nehezen vetekedhetnek az akadémiai szférával, ami megnehezíti a tehetségek megtartását.
Eközben más spanyol egyetemek is erősítik infrastruktúrájukat, amint azt a málagai Picasso Intézet és az országszerte elosztott RES csomópontok is bizonyítják. Sok esetben ezek a rendszerek részecskefizikai , klímaváltozás-kutatási, mérnöki, bioinformatikai és intelligens város projekteket szolgálnak ki, ami azt mutatja, hogy a szuperszámítástechnika már nem csak néhány kiválasztott laboratórium luxusa.
A teljes képet nézve egyértelmű, hogy a szuperszámítástechnika a laboratóriumi kuriózumból kritikus infrastruktúrává vált az éghajlat, az egészségügy, a biztonság, a gazdaság, sőt még a városok, a járművek és a gyógyszeripar tervezése szempontjából is. Ugyanakkor a mesterséges intelligencia ugrása a laboratóriumból a termelésbe és a digitális ikrek térnyerése ezt a teljesítményt eljuttatja a speciális szerverekhez, sőt a mérnökök és tudósok asztali számítógépeihez is, olyan forgatókönyvet teremtve, amelyben a szuperszámítástechnika ahelyett, hogy eltűnne, egyre inkább beépül a mindennapi életünkbe, még akkor is, ha gyakran nem látjuk.
