מחשוב-על, בינה מלאכותית ותאומים דיגיטליים: מדריך מלא בספרדית

אינפורמטק דיגיטל » Recursos » מחשוב-על, בינה מלאכותית ותאומים דיגיטליים: מדריך מלא בספרדית

La מחשוב-על ובינה מלאכותית הם הפכו לזוג האופנתי של הטכנולוגיה של ימינו. אנחנו כבר לא מדברים רק על מרכזי נתונים גדולים המוסתרים בבונקרים מדעיים, אלא על מכונות המסוגלות ליצור התאומים הדיגיטליים של כדור הארץ, של לב האדם או של עיר שלמה, ואפילו של מחשבי-על שולחניים שמתאימים (פחות או יותר) מתחת לשולחן משרדי.

במקביל, אנו חווים שינוי פאזה בבינה מלאכותית: מהפריחה של אימון של דוגמניות ענקיות עברנו לאובססיה עם ה- מַסְקָנָהכלומר, על ידי שימוש במודלים אלה במלוא התפוקה על בסיס יומי. יצרני חומרה, מרכזי מחקר ואוניברסיטאות מתחרים כעת על מנת להציע הכל, החל ממרכזי מחשוב-על כמו... מרכז מחשוב-העל של ברצלונה (BSC) או ה-LUMI האירופי, לשרתים קומפקטיים ומחשבים אישיים מוכנים לבינה מלאכותית שמביאים מעין "מיני-מחשב-על" לשולחן העבודה.

מהו באמת מחשוב-על וכיצד מודדים את עוצמתו?

כשאנחנו מדברים על מחשוב-על, אנחנו לא מתייחסים למחשב משופר, אלא ל... סטים של אלפי מחשבים שעובדים בצורה מתואמת כאילו היו מכונה אחת. כל אחד מהמחשבים הללו הוא צומת, עם המעבדים, הכרטיסים הגרפיים, הזיכרון והאחסון שלו, המקושרים באמצעות רשתות חיבור מהירות במיוחד שממזערות את חביון, האויב הגדול של הביצועים.

כוחן של מכונות אלה מתבטא ב FLOPS (פעולות נקודה צפה לשנייה)בבית, מחשב רב עוצמה יכול לפעול בטווח של טרה-פלופס (TFLOPS). במחשוב-על, אנחנו משחקים בליגה אחרת: זה נורמלי לדבר על... פטהפלופס (10¹⁵ פעולות לשנייה) ובמערכות המתקדמות ביותר, של exaFLOPS (10¹⁸Frontier, בארצות הברית, הייתה הראשונה שפרצה רשמית את מחסום האקסה-סקייל.

כדי לתת לכם מושג, מחשב-על מודרני יכול לעשות בשעה אחת את מה שמחשב ביתי היה דורש. שנים לחישובכוח המחשוב האכזרי הזה הוא שמאפשר לנו לדמות כל דבר, החל מהוריקנים ועד דינמיקת חלבונים, או לאמן מודלים של בינה מלאכותית עם מיליארדי פרמטרים.

איך נראים מחשבי-על פיזית ומדוע הם זקוקים לקירור כה רב?

ויזואלית, מחשב-על לא נראה כמו מחשב שולחני טיפוסי כלל. הוא בדרך כלל דומה יותר ל... חדר מלא בארונות מתכתכל אחד עם מאות או אלפי מעבדים, כרטיסי מסך ודיסקים. צריכת האנרגיה יכולה להגיע לכמה מגה וואטוחלק ניכר מהצריכה הזו מנוצל כחום.

זו הסיבה שמערכות אלו צריכות חדרים ייעודיים עם קירור קיצוניבקרת אקלים תעשייתית, מעברים חמים וקרים, קירור נוזלים ישיר לשבב, ואפילו פתרונות יצירתיים לרתום את החום הזה. בשוויץ, למשל, הם משתמש מחדש בחום ממחשב-על כדי חימום מבני אוניברסיטאותלהפוך בעיה ליתרון.

במקרים מסוימים, נעשה שימוש במערכות אבטחה והגנה מתוחכמות ביותר, כגון כדים מזכוכית עם מערכות כיבוי אש מיוחדות אשר משתמשים במים מיקרוניזציה המסוגלים לכבות שריפות מבלי לפגוע במכשירים אלקטרוניים. זהו המקרה של ה-MareNostrum המקורי בברצלונה, שהותקן בתוך הקפלה של האוניברסיטה הפוליטכנית של קטלוניה: כנראה אחד מה... מחשבי-על עם המיקומים הכי יוצאי דופן בעולם.

מהפכת התאומים הדיגיטליים: מכדור הארץ ללב האדם

השילוב של מחשוב-על ובינה מלאכותית מעורר תפיסה מרכזית: תאומים דיגיטלייםהם אינם מודלים וירטואליים פשוטים, אלא העתקים דינמיים המשלבים נתונים אמיתיים בזמן אמת כמעט כדי לדמות, לצפות ולמטב את מה שקורה בעולם הפיזי.

באירופה, הנציבות האירופית מקדמת את התוכנית יעד כדור הארץ (DestinE)שמטרתם לפתח תאום דיגיטלי מדויק ביותר של כדור הארץ תוך מספר שנים. הודות למחשבי-על כמו לומיה-DNA החזק ביותר באיחוד האירופי, מאפשר לבצע סימולציות אקלים ברזולוציה גבוהה מאוד וארוכות טווח, המשלבות את האטמוספירה, האוקיינוסים ופני היבשה ברמת פירוט שעד לאחרונה הייתה אפשרית רק עם מודלים של מזג אוויר לטווח קצר מאוד.

לדברי אוץ-אוה האוס, ראש מעבדת המחקר HPC/AI EMEA של HPE, יכולת זו מאפשרת להבין טוב יותר תופעות קיצוניות לניהול אסונות, לימוד תרחישי שינויי אקלים, או הערכת השפעת קרחונים, קרח ים, צמחייה וארוסולים על האקלים העולמי. אבל זה גם מאפשר משהו מאוד מעשי: לחזות השפעות מקומיות בדיוק עצום, כגון כמות גשמים ממוצעת, בצורות או שיטפונות בקנה מידה אזורי או עירוני.

יש לכך השלכות ישירות על תכנון חקלאי (אילו גידולים ברי קיימא באזור ומה הסיכון), ב השקעה באנרגיות מתחדשות (חיזוי שעות שמש ורוח לאורך עשרות שנים) או בתכנון תשתיות. זוהי דוגמה מובהקת לאופן שבו מחשוב-על מפסיק להיות דבר מופשט ומתחיל להשפיע על החלטות כלכליות קונקרטיות מאוד.

תאומים דיגיטליים בערים, נהרות ונמלים

תאומים דיגיטליים לא עוצרים באקלים הגלובלי. אזור המטרופולין של ברצלונה יש לה תאום דיגיטלי של 164 רשויות מקומיות המאפשר סימולציה של תרחישים עירוניים, כלכליים, ניידות, דיור וידע לעשורים הקרובים. ניתן לבחון מדיניות ותוכניות על גבי העתק וירטואלי זה לפני קבלת החלטות בעולם האמיתי.

במגזר הנמלים והנהרות, ה- נמל סביליה גואדלטווין, תאום דיגיטלי של גואדלקוויר יורוביה, מפותח כחלק מתוכנית הדיגיטציה שלה. מערכת זו משלבת בינה מלאכותית ולמידת מכונה כדי... שיפור תחזיות והחלטות על תנועת נהרות, ניהול משיכה, גאות ושפל, תשתיות ובטיחות.

אפילו בתחומים שנראים שונים זה מזה, כמו פיזיקה של אנרגיה גבוהה ואופנה, תאומים דיגיטליים החלו לעשות את דרכם לשוק. CERN הוא חוקר כיצד להשתמש במודלים אלה בניסויים שלו בפיזיקה של חלקיקים, רובוטים ומערכות קירור, ובמקביל, חברות כמו H&M יצרו העתקים דיגיטליים של מודלים אנושיים עבור קמפיינים פרסומיים, יצירת דיונים על זכויות תמונה ועתיד היצירה.

גוף האדם כתאום הדיגיטלי הגדול הבא

אחד האתגרים השאפתניים ביותר טמון בתחום הבריאות. קבוצות כמו זו של סטיבן נידרר באימפריאל קולג' לונדון, חוקרים עובדים על תאומים דיגיטליים של לבבות בודדים, בעלי צורה, גודל ותפקוד ספציפיים. מודלים אלה מאפשרים להם... לדמות ניתוחים וטיפולים ללא סיכון למטופל, וכבר נמצאים בשימוש בניסויים קליניים ובתכנון התערבויות.

חוקרים כמו אנדראו קליימנט ומריה דה לה סאלוד גילם, מהאוניברסיטה הפוליטכנית של ולנסיה, מאמינים כי אלה תאומים לבביים דיגיטליים הם יהיו המפתח לטיפול בהפרעות קצב מורכבות, להחלטה מי מרוויח מדפיברילטור מושתל, או לציפייה של הסיכון למוות פתאומי. והמטרה ארוכת הטווח שאפתנית אף יותר: לבנות התאום הדיגיטלי השלם של גוף האדם המאפשר בדיקת טיפולים, התאמת מינוני תרופות והתאמת תרופות אישית למקסימום.

בינה מלאכותית, מחשוב-על והמעבר מאימון להסקה

במשך שנים, עיקר ההשקעות בבינה מלאכותית הוקדשו להכשרת מודלים גדולים יותר ויותר, במיוחד בתחום הבינה המלאכותית הגנרטיבית. כיום, המוקד עובר בבירור לכיוון... מַסְקָנָהלהשתמש במודלים אלה בקנה מידה גדול בייצור, באופן רציף ועם עלות נמוכה יותר לפעולה.

ב CES 2026 שינוי זה ניכר בבירור. יצרנים כמו לנובו הציגו שרתים שתוכננו במיוחד להסקת מסקנות, כגון ThinkSystem SR675i, SR650i ו - ThinkEdge SE455i, מוכנים להריץ מודלים של בינה מלאכותית ליד המקום שבו נוצרים הנתונים, במה שנקרא קצה.

מחשב Origin, המשולב כעת במערכת האקולוגית של Corsair, הראה את ערכת פיתוח בינה מלאכותית של S-Class Edgeפלטפורמה קומפקטית ומוכנה לשימוש לפיתוח בינה מלאכותית בקצה הרשת. הרעיון הוא שצוותי פיתוח או מחקר קטנים יוכלו בדיקה ופריסה של בינה מלאכותית מבלי להסתמך תמיד על הענן או ממרכזי נתונים חיצוניים ענקיים.

רוב יצרניות המחשבים האישיים שהיו נוכחות ב-CES הלכו באותו קו: Acer עם תחנת המיני-תחנת הבינה המלאכותית RA100 שלה ומחשבי Veriton המעודכנים שלה; LG GRAM עם יכולות בינה מלאכותית כפולות (מקומי + ענן); אסוס עם סוללה של Vivobook חדש ומחשב נייד להמרה ProArt PX13 מכוון ליוצרים שעובדים עם בינה מלאכותית; דל מרעננת את המגוון XPS לעומסי עבודה של בינה מלאכותית; ו-HP מעדכנת את EliteBook, EliteBoard, Omnibook ו-OmniStudio, כולם עם האצת בינה מלאכותית ועוצמת נתונים.

מחשוב-על שמסתכם במחשב שולחני: "מחשב-על שולחני"

תנועה מעניינת במיוחד היא זו של מחשוב-על מקומיעם מכונות שאמנם אינן בקנה מידה של מרכז לאומי, אך מציעות קיבולת מדהימה בפורמט שולחני. ב-CES 2026, ג'יגה-בייט (באמצעות חברת הבת ג'יגה קאמפיוטינג) הציגה את ג'יגה-בייט W775-V10"מחשב-על שולחני" אמיתי.

צוות זה משלב את ערימת בינה מלאכותית של NVIDIA והמאיץ מחשב שולחני אולטרה של NVIDIA GB300 Grace Blackwell...בין שאר הרכיבים המובילים. מטרתו היא לאפשר לקבוצות עבודה המתמקדות בבינה מלאכותית... לאמן ולהסיק מודלים מורכבים מבלי להסתמך על הענן וגם לא ממרכזי נתונים חיצוניים, תוך שמירה על שליטה מלאה על הנתונים וסביבת הביצוע.

לצד זאת, CES שימשה לרענון המערכת האקולוגית של הרכיבים: מעבדים חדשים Intel Core Ultra, חדש אמד רייזן, השבב סנאפדרגון X2 פלוס כונני ה-SSD BG7 של קוואלקום, זיכרון ה-DDR5 המתקדם של קיוקסיה ולוחות האם המעודכנים של MSI נועדו כולם לתמוך ב- עומסי עבודה עתירי נתונים ובינה מלאכותית.

בתחום הציוד ההיקפי, מותגים כמו Corsair הציגו את העכברים והמקלדות היוקרתיים החדשים ביותר שלהם, בעוד Anker, Eufy ו-Soundcore התמקדו במכשירים מחוברים. אפילו כמה גאדג'טים מוזרים הופיעו, כמו ה- סיכת פתק Plaud S, מכשיר קטן לרישום הערות באמצעות בינה מלאכותית.

למה משתמשים כיום מחשבי-על: מקוביד ועד איכות אוויר

מחשבי-על משמשים כמעט תמיד למטרות מחקר מתקדם בתחומים שבהם מחשב רגיל ייקח לו המון זמן לחשב. בין השימושים הקלאסיים שלו נמנים מטאורולוגיה ואקליםסימולציית רעידות אדמה, מחקר באסטרופיזיקה, גיאופיזיקה, ביולוגיה, רפואה, תכנון תרופות או הנדסת אווירונאוטיקה.

במהלך מגפת COVID-19מספר מחשבי-על שימשו לסימולציה של התנהגות חלבונים נגיפיים, בדיקת שילובי מולקולות והאצת החיפוש אחר תרופות. הסימולציה המסיבית אפשרה לחוקרים לזנוח גישות לא מבטיחות ולמקד את מאמציהם בתרכובות בעלות סבירות ההצלחה הגבוהה ביותר.

מרכזים כמו ה- מרכז מחשבי העל של ברצלונה הם הראו דוגמאות קונקרטיות מאוד: באמצעות נתוני חיישנים ומודלים של דינמיקת נוזלים, הם אימנו רשתות עצביות ל משרפות בקרה ולשפר את יעילות הדלק על ידי הפחתת פליטות; או כדי לחזות את איכות האוויר בערים גדולות בדיוק יוצא דופן, בהתבסס על שנים של נתונים היסטוריים.

דוגמה בולטת נוספת היא AlphaFoldהמערכת של DeepMind לחיזוי קיפול חלבונים מרצף חומצות האמינו שלהם. בעיה זו, הנחשבת ברמת פרס נובל, נהנתה משילוב נפיץ של בינה מלאכותית, ביג דאטה ומחשוב-עלההשפעה על ביו-רפואה ועיצוב תרופות היא עצומה, עד כדי כך שעשרות אלפי חוקרים ברחבי העולם כבר משתמשים בתוצאותיה על בסיס יומי.

שימושים נפוצים של מחשוב-על

• תחזית מזג אוויר ואקלים בטווח הבינוני והארוך.
• סימולציה של רעידות אדמה, צונאמי וסכנות טבע כדי להפחית נזקים.
• תכנון ובדיקה של מטוסים, כלי רכב ורקטות באמצעות מודלים אווירודינמיים.
• גילוי ותכנון תרופות ומחקרי אינטראקציה מולקולרית.
• אסטרופיזיקה וקוסמולוגיההיווצרות גלקסיות, כוכבים וחורים שחורים.
• איכות האוויר והרכב האטמוספרי באזורים ובערים.
• ביג דאטה וסימולציה חברתית: אבולוציה תרבותית, תנועות אוכלוסין, ערים חכמות.
• ביטחון והגנהמסימולציה של נשק גרעיני ועד תאומים דיגיטליים של מכ"מים ומערכות מורכבות.

היכן ממוקמים מחשבי העל הגדולים ואיזה תפקיד ממלאת ספרד?

הרשימה Top500 היא אוספת ומדרגת את 500 מחשבי העל החזקים ביותר בעולם פעמיים בשנה, רשימה שהיא מחזיקה מאז 1993. למרות שסין מובילה במספר המערכות ברשימה זו, ארצות הברית שומרת על מובילותה ב... סך כל הכוח הנוסףבמיוחד עם מכונות כמו Frontier.

בין הענקים הנוכחיים אנו מוצאים פוגאקו ביפן, שהייתה בהובלה במשך שנים; פסגה y Sierra בארצות הברית; או Sunway TaihuLight y Tianhe-2A בסין, שגם החזיקה בעבר במקום הראשון. איטליה מארחת מערכות כגון HPC5 o מרקוני-100ולשוויץ יש פיז דנט, גיבור ותיק באירופה.

בספרד, אמת המידה היא מארה נוסטרום ממרכז מחשוב העל של ברצלונה. מאז הגרסה הראשונה שלה בשנת 2004, עם כ-42,4 טרה-פלופס, היא התרחבה ל-MareNostrum 4 הנוכחית, עם כ- 13,7 פטה-פלופסהדור הבא, MareNostrum 5, ייצג קפיצת מדרגה של כמה סדרי גודל בצריכת החשמל והאנרגיה, והוא חלק מהאסטרטגיה האירופית להצטייד ב... תשתיות אקססקייל.

רשת רלוונטית מאוד היא רשת מחשוב העל הספרדית (RES)רשת זו מאגדת מרכזים ומכונות הפרוסים על פני קהילות אוטונומיות שונות, ומאפשרת לה לשרת חוקרים ברחבי המדינה. יתר על כן, רשת מחשוב-על איברו-אמריקאית, אשר מחברת משאבים ממדינות כמו מקסיקו ושותפים אחרים באמריקה הלטינית לפרויקטים משותפים.

ברמה האזורית, מתקנים כגון מחשב העל פיקאסו מאוניברסיטת מלאגה, עם כ-40.000 ליבות מחשוב ו-180 טרה-בייט של זיכרון RAM. פיקאסו משרת הן חוקרים מהאוניברסיטה עצמה והן משתמשים אנדלוסיים באמצעות פלטפורמת הביואינפורמטיקה האנדלוסית ומדענים מכל רחבי ספרד באמצעות RES.

כל המערכות הללו כמעט תמיד עובדות עם לינוקס או נגזרות, בשל אופיין כקוד פתוח, יציבותן וצריכת משאבים נמוכה בהשוואה למערכות הפעלה מסחריות אחרות. על בסיס זה נבנתה מערכת אקולוגית של כלים מדעיים, סביבות תכנות וספריות בינה מלאכותית, שהתמחו ושוכללו במשך שנים.

מרכזי ייחוס: מרכז מחשוב-העל של ברצלונה והמרוץ האירופי לחומרה משלו

El מרכז מחשוב-העל של ברצלונה (BSC) הוא אחד השחקנים האירופיים המרכזיים במחקר מחשוב-על וארכיטקטורת מחשבים. ה-BSC, שנוהל במשך עשרות שנים על ידי מטאו ולרו, הפך מניהול מחשב-על יחיד למרכז עם יותר מאלף איש מיותר מ-50 מדינות, המאורגן במחלקות של... מדעי המחשב, מדעי החיים, מדעי כדור הארץ ויישומים חברתיים.

אחד המאפיינים המובהקים של BSC הוא שהוא אינו מגביל את עצמו להפעלת מכונות, אלא מפתח תוכנה קניינית, אלגוריתמים ואפילו מעבדיםהוא מעורב בפרויקטים אירופיים מזה שנים, כגון EuroHPC וביזמות כמו יוזמת המעבדים האירופית (EPI) או שבבים אירופיים המבוססים על ארכיטקטורות פתוחות כמו RISC-V, במטרה להפחית את תלותה של אירופה ביצרנים אמריקאים ואסייתים.

בשיתוף פעולה עם שותפים אחרים, BSC קידם אבות טיפוס של מעבדי וקטורפלטפורמות מבוססות ARM ו-RISC-V, ומשפחה שלמה של עיצובים עם שמות כמו צב, לטאה או זיקיתאשר הפכו מורכבים יותר ויותר עם כל דור. הרעיון הוא ליצור, בטווח הבינוני, שבבים המסוגלים להפעיל מחשבי-על "MareNostrum 6". עם טכנולוגיית מחשוב קריטית שפותחה באירופה.

מאמץ זה ממוסגר בתוך מציאות לא נוחה: אירופה נהגה לעצב חלק מארכיטקטורת ARM, אך מכירת ARM לחברות שאינן אירופאיות והיעדר בתי יציקה גדולים משלה הותירו את היבשת במצב של תנוחה עדינהלנוכח מהלכים כמו ארצות הברית שמבטיחה את הייצור המתקדם של TSMC באריזונה, או מפעלי השבבים שגרמניה וצרפת מושכות באמצעות סובסידיות ציבוריות גדולות, ספרד ניצבת בפני אתגר השילוב עיצוב, ייצור ומערכת אקולוגית תעשייתית עם פחות משאבים יחסית.

בהקשר זה, האסטרטגיה הספרדית כוללת איחוד מרכזים כמו BSC, קידום רשתות כמו RES, תמיכה בפרויקטים של שבבים פתוחים ו... צור פרופילים נדירים מאוד בארכיטקטורת מחשבים ובינה מלאכותית. אין זה צירוף מקרים, כפי שמנהלי המרכז מודים, שדוקטורנטים המתמחים בתחומים אלה מקבלים הצעות מהתעשייה הפרטית עם משכורות שקשה להשוות מהאקדמיה, מה שמסבך את שימור הכישרונות.

בינתיים, אוניברסיטאות ספרדיות אחרות הם מחזקים את התשתית שלהם, כפי שהודגם על ידי פרויקט פיקאסו במלאגה או צמתי RES הפרוסים ברחבי המדינה. במקרים רבים, מערכות אלו משרתות את שניהם פיזיקת חלקיקים כגון מחקרי שינויי אקלים, הנדסה, ביואינפורמטיקה או פרויקטים של ערים חכמות, המדגימים כי מחשוב-על אינו עוד מותרות השמורות למעבדות בודדות.

כשמסתכלים על התמונה כולה, ברור למדי שמחשוב-על הפך מלהיות קוריוז מעבדתי ל... תשתית קריטית לאקלים, בריאות, ביטחון, כלכלה, ואפילו לאופן שבו אנו מעצבים ערים, כלי רכב או תרופות. במקביל, הקפיצה של הבינה המלאכותית מהמעבדה לייצור ועלייתם של תאומים דיגיטליים מביאות חלק מהכוח הזה לשרתים ייעודיים ואפילו למחשבים שולחניים של מהנדסים ומדענים, ופותחות תרחיש שבו, רחוק מלהיעלם, מחשוב-על הופך משולב יותר ויותר בחיי היומיום שלנו, גם אם לעתים קרובות איננו רואים אותו.