Superkomputery, sztuczna inteligencja i cyfrowe bliźniaki: kompletny przewodnik po hiszpańsku

Informatec Digital » Zasoby » Superkomputery, sztuczna inteligencja i cyfrowe bliźniaki: kompletny przewodnik po hiszpańsku

La superkomputery i sztuczna inteligencja Stały się modnym połączeniem dzisiejszej technologii. Nie mówimy już tylko o dużych centrach danych ukrytych w bunkrach naukowych, ale o maszynach zdolnych do tworzenia cyfrowe bliźniaki planety, ludzkiego serca lub całego miasta, a nawet superkomputerów stacjonarnych, które (mniej więcej) mieszczą się pod biurkiem.

Jednocześnie jesteśmy świadkami zmiany fazy w dziedzinie sztucznej inteligencji: od rozkwitu szkolenie gigantycznych modeli przeszliśmy do obsesji na punkcie wnioskowanieOznacza to, że codziennie wykorzystujemy te modele z pełną wydajnością. Producenci sprzętu, ośrodki badawcze i uniwersytety konkurują teraz o oferowanie wszystkiego, od centrów superkomputerowych, takich jak Centrum Superkomputerowe w Barcelonie (BSC) lub europejskiego LUMI, aż po kompaktowe serwery i komputery PC obsługujące sztuczną inteligencję, które wnoszą na pulpit coś w rodzaju „miniaturowego superkomputera”.

Czym tak naprawdę są superkomputery i jak mierzy się ich moc?

Kiedy mówimy o superkomputerach, nie mamy na myśli ulepszonego komputera, lecz zestawy tysięcy komputerów które działają w skoordynowany sposób, jakby były pojedynczą maszyną. Każdy z tych komputerów jest węzłem z procesorami, procesorami graficznymi, pamięcią RAM i pamięcią masową, połączonymi ultraszybkimi sieciami połączeń, które minimalizują opóźnienie, wielki wróg wydajności.

Moc tych maszyn wyraża się w FLOPS (operacje zmiennoprzecinkowe na sekundę)W domu wydajny komputer może działać w zakresie teraflopa (TFLOPS). W superkomputerach gramy w innej lidze: normalne jest mówienie o petaFLOPS (10¹⁵ operacji na sekundę) i, w najbardziej zaawansowanych systemach, exaFLOPS (10¹⁸). Frontier w Stanach Zjednoczonych jako pierwszy oficjalnie przełamał barierę eksaskali.

Żeby dać ci pojęcie, współczesny superkomputer jest w stanie w ciągu godziny wykonać to samo, co komputer domowy. lata na obliczeniaTa ogromna moc obliczeniowa pozwala nam symulować wszystko, od huraganów po dynamikę białek, a także trenować modele sztucznej inteligencji przy użyciu miliardów parametrów.

Jak fizycznie wyglądają superkomputery i dlaczego wymagają tak zaawansowanego chłodzenia?

Wizualnie superkomputer w niczym nie przypomina typowego komputera stacjonarnego. Zazwyczaj przypomina raczej pokój pełen metalowych szafekKażdy z setkami lub tysiącami procesorów, GPU i dysków. Moc jest tak duża, że ​​pobór energii może sięgać kilku megawatyZnaczna część tej energii jest zużywana w postaci ciepła.

Dlatego te systemy potrzebują dedykowane pomieszczenia z ekstremalnym chłodzeniemPrzemysłowa klimatyzacja, alejki z gorącymi i zimnymi elementami, chłodzenie cieczą bezpośrednio na chipie, a nawet kreatywne rozwiązania w zakresie wykorzystania tego ciepła. Na przykład w Szwajcarii… ponownie wykorzystuje ciepło z superkomputera do ogrzewanie budynków uniwersyteckichprzekształcenie problemu w korzyść.

W niektórych przypadkach stosuje się bardzo zaawansowane systemy bezpieczeństwa i ochrony, takie jak: szklane urny ze specjalnymi systemami tłumienia ognia które wykorzystują wodę mikronizowaną, zdolną do gaszenia pożarów bez uszkadzania elektroniki. Tak jest w przypadku oryginalnego MareNostrum w Barcelonie, zainstalowanego w kaplicy Politechniki Katalońskiej: prawdopodobnie jednego z superkomputery w najbardziej niezwykłych lokalizacjach na świecie.

Rewolucja cyfrowych bliźniaków: z Ziemi do ludzkiego serca

Połączenie superkomputerów i sztucznej inteligencji uruchamia kluczową koncepcję: cyfrowe bliźniakiNie są to proste modele wirtualne, lecz dynamiczne repliki, które integrują rzeczywiste dane w czasie niemal rzeczywistym, aby symulować, przewidywać i optymalizować to, co dzieje się w świecie fizycznym.

W Europie Komisja Europejska promuje program Cel podróży Ziemia (DestinE)którego celem jest opracowanie niezwykle dokładnego cyfrowego bliźniaka Ziemi w ciągu kilku lat. Dzięki superkomputerom takim jak POKÓJJest to najpotężniejszy system w Unii Europejskiej, umożliwiający przeprowadzanie bardzo wysokiej rozdzielczości i długoterminowych symulacji klimatycznych, uwzględniających atmosferę, oceany i powierzchnię lądu z poziomem szczegółowości, który do niedawna był możliwy jedynie w przypadku bardzo krótkoterminowych modeli pogodowych.

Według Utz-Uwe Hausa, kierownika laboratorium badawczego HPC/AI HPE EMEA, taka możliwość pozwala lepiej zrozumieć zjawiska ekstremalne do zarządzania katastrofami, badania scenariuszy zmian klimatu czy oceny wpływu lodowców, lodu morskiego, roślinności i aerozoli na globalny klimat. Pozwala to jednak również na coś bardzo praktycznego: przewidzieć lokalne efekty z ogromną precyzją, np. w zakresie średnich opadów deszczu, susz lub powodzi na skalę regionalną lub miejską.

Ma to bezpośrednie konsekwencje dla planowanie rolnicze (jakie uprawy są opłacalne na danym obszarze i jakie niosą ze sobą ryzyko), w inwestycje w odnawialne źródła energii (prognozowanie godzin nasłonecznienia i wiatru na dekady) lub w projektowaniu infrastruktury. To wyraźny przykład tego, jak superkomputery przestają być czymś abstrakcyjnym i zaczynają wpływać na bardzo konkretne decyzje ekonomiczne.

Cyfrowe bliźniaki w miastach, rzekach i portach

Cyfrowe bliźniaki nie ograniczają się do globalnego klimatu. Obszar metropolitalny Barcelony Posiada cyfrowy odpowiednik 164 gmin, co pozwala na symulację scenariuszy rozwoju miast, gospodarki, mobilności, mieszkalnictwa i wiedzy na nadchodzące dekady. Polityki i plany można testować na tej wirtualnej replice przed podjęciem decyzji w świecie rzeczywistym.

W sektorze portowo-rzecznym Port w Sewilli Guadaltwin, cyfrowy bliźniak Guadalquivir Eurovia, jest rozwijany w ramach planu digitalizacji. System ten integruje sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe, aby… Ulepsz przewidywania i decyzje na temat ruchu rzecznego, zarządzania zanurzeniem, pływów, infrastruktury i bezpieczeństwa.

Nawet w pozornie odmiennych dziedzinach, takich jak fizyka wysokich energii i moda, cyfrowe bliźniaki zaczęły pojawiać się na rynku. CERN Bada, jak wykorzystać te modele w swoich eksperymentach z zakresu fizyki cząstek elementarnych, robotów i systemów chłodniczych, a równolegle firmy takie jak H&M stworzyły cyfrowe repliki modeli ludzkich do kampanii reklamowych, wywołując debaty na temat praw do wizerunku i przyszłości twórczości.

Ciało ludzkie jako kolejny wielki cyfrowy bliźniak

Jedno z najbardziej ambitnych wyzwań dotyczy zdrowia. Zespoły takie jak ten z Steven Niederer W Imperial College London naukowcy pracują nad cyfrowymi bliźniakami poszczególnych serc, uwzględniając ich specyficzny kształt, rozmiar i funkcję. Modele te pozwalają im… symulować operacje i zabiegi bez ryzyka dla pacjenta i są już stosowane w badaniach klinicznych i planowaniu interwencji.

Badacze tacy jak Andreu Climent i María de la Salud Guillem z Politechniki w Walencji uważają, że te cyfrowe bliźniaki kardiologiczne Będą one kluczowe w leczeniu złożonych arytmii, decydowaniu o tym, kto odniesie korzyści z wszczepialnego defibrylatora, czy przewidywaniu ryzyka nagłej śmierci. A długoterminowy cel jest jeszcze bardziej ambitny: zbudowanie kompletny cyfrowy bliźniak ludzkiego ciała co pozwala na testowanie terapii, dostosowywanie dawek leków i maksymalną personalizację leczenia.

Sztuczna inteligencja, superkomputery i przejście od szkolenia do wnioskowania

Przez lata większość inwestycji w sztuczną inteligencję (AI) przeznaczana była na trenowanie coraz większych modeli, zwłaszcza w dziedzinie sztucznej inteligencji generatywnej. Obecnie nacisk wyraźnie przesuwa się w kierunku... wnioskowanie:wykorzystywanie tych modeli na dużą skalę w produkcji, w sposób ciągły i przy niższych kosztach jednostkowych.

W CES 2026 Tę zmianę widać wyraźnie. Producenci tacy jak Lenovo wprowadzili serwery zaprojektowane specjalnie do wnioskowania, takie jak ThinkSystem SR675i, SR650i i ThinkEdge SE455i, przygotowane do uruchamiania modeli AI w pobliżu miejsca generowania danych, w tzw. krawędź.

Komputer Origin, zintegrowany teraz z ekosystemem Corsair, pokazał Zestaw deweloperski S-Class Edge AIKompaktowa, gotowa do użycia platforma do tworzenia sztucznej inteligencji na brzegu sieci. Idea jest taka, aby małe zespoły programistyczne lub badawcze mogły… Testuj i wdrażaj sztuczną inteligencję bez konieczności ciągłego polegania na chmurze lub z ogromnych zewnętrznych centrów danych.

Większość producentów komputerów PC obecnych na targach CES poszła tą samą drogą: Acer ze swoją ministacją RA100 AI i odświeżonymi komputerami stacjonarnymi Veriton; LG GRAM z podwójnymi możliwościami sztucznej inteligencji (lokalnie + w chmurze); Asus z baterią nowego Vivobooka i konwertowalnego ProArt PX13 skierowane do twórców pracujących ze sztuczną inteligencją; Dell odświeża ofertę XPS dla obciążeń AI; a HP aktualizuje EliteBook, EliteBoard, Omnibook i OmniStudio, wszystkie z Przyspieszenie sztucznej inteligencji i moc danych.

Superkomputer stacjonarny: „superkomputer stacjonarny”

Szczególnie interesującym ruchem jest ruch lokalne superkomputeryz maszynami, które, choć nie dorównują skalą krajowym centrom, oferują niesamowitą pojemność w formacie stacjonarnym. Na targach CES 2026 firma Gigabyte (za pośrednictwem swojej spółki zależnej Giga Computing) zaprezentowała Gigabyte W775-V10prawdziwy „superkomputer stacjonarny”.

Ten zespół integruje Stos sztucznej inteligencji NVIDIA i akcelerator NVIDIA GB300 Grace Blackwell Ultra Desktop...pośród innych komponentów najwyższej klasy. Jego celem jest umożliwienie grupom roboczym skupionym na sztucznej inteligencji... trenuj i wnioskuj złożone modele bez polegania na chmurze ani z zewnętrznych centrów danych, zachowując pełną kontrolę nad danymi i środowiskiem wykonawczym.

Jednocześnie targi CES posłużyły do ​​odświeżenia ekosystemu komponentów: nowe procesory intel core ultra, Nowy AMD Ryzen, chip Snapdragon X2 Plus Dyski SSD BG7 firmy Qualcomm, zaawansowana pamięć DDR5 firmy Kioxia i zaktualizowane płyty główne MSI zostały zaprojektowane z myślą o obsłudze obciążenia wymagające dużej ilości danych i sztucznej inteligencji.

W segmencie urządzeń peryferyjnych marki takie jak Corsair zaprezentowały swoje najnowsze, wysokiej klasy myszy i klawiatury, podczas gdy Anker, eufy i Soundcore skupiły się na urządzeniach podłączonych do sieci. Pojawiły się nawet ciekawe gadżety, takie jak Plaud Notepin S, niewielkie urządzenie do robienia notatek wykorzystujące sztuczną inteligencję.

Do czego służą obecnie superkomputery: od COVID-19 po jakość powietrza

Superkomputery są prawie zawsze wykorzystywane do zaawansowane badania w dziedzinach, w których obliczenia wykonywane przez komputer stacjonarny zajęłyby dosłownie wieki. Do jego klasycznych zastosowań należą meteorologia i klimatSymulacje trzęsień ziemi, badania w dziedzinie astrofizyki, geofizyki, biologii, medycyny, projektowania leków i inżynierii lotniczej.

Podczas Covid-19 pandemiaKilka superkomputerów wykorzystano do symulacji zachowania białek wirusowych, testowania kombinacji cząsteczek i przyspieszenia poszukiwań leków. Ta zaawansowana symulacja pozwoliła naukowcom odrzucić mało obiecujące podejścia i skoncentrować wysiłki na związkach o największym prawdopodobieństwie sukcesu.

Centra takie jak Centrum Superkomputerowe w Barcelonie Pokazali bardzo konkretne przykłady: wykorzystując dane z czujników i modele dynamiki płynów, wytrenowali sieci neuronowe, spalarnie kontrolne i poprawić efektywność paliwową poprzez redukcję emisji; lub przewidzieć jakość powietrza w dużych miastach z niezwykłą dokładnością, w oparciu o wieloletnie dane historyczne.

Innym uderzającym przykładem jest AlfaFoldSystem DeepMind do przewidywania fałdowania białek na podstawie sekwencji aminokwasów. Problem ten, uważany za godny Nagrody Nobla, skorzystał z wybuchowej kombinacji Sztuczna inteligencja, duże zbiory danych i superkomputeryWpływ na biomedycynę i projektowanie leków okazuje się ogromny – do tego stopnia, że ​​dziesiątki tysięcy badaczy na całym świecie już codziennie korzystają z jego wyników.

Typowe zastosowania superkomputerów

• Prognozy pogody i klimatu w średnim i długim okresie.
• Symulacja trzęsień ziemi, tsunami i katastrof naturalnych aby zmniejszyć uszkodzenia.
• Projektowanie i testowanie samolotów, pojazdów i rakiet wykorzystując modele aerodynamiczne.
• Odkrywanie i projektowanie leków i badania interakcji molekularnych.
• Astrofizyka i kosmologia:powstawanie galaktyk, gwiazd i czarnych dziur.
• Jakość powietrza i skład atmosfery w regionach i miastach.
• Big Data i symulacja społeczna:ewolucja kulturowa, ruchy ludności, inteligentne miasta.
• Bezpieczeństwo i obrona: od symulacji broni jądrowej po cyfrowe bliźniaki radarów i złożonych systemów.

Gdzie znajdują się duże superkomputery i jaką rolę odgrywa Hiszpania?

Lista Top500 Dwa razy w roku opracowuje i klasyfikuje 500 najpotężniejszych superkomputerów na świecie. Lista ta jest utrzymywana od 1993 roku. Chociaż Chiny przodują pod względem liczby systemów na tej liście, Stany Zjednoczone utrzymują swoją pozycję lidera całkowita dodana mocszczególnie w przypadku maszyn typu Frontier.

Wśród obecnych gigantów znajdziemy Fugaku w Japonii, która przez lata była liderem; Szczyt y Piła w Stanach Zjednoczonych; lub Sunway TaihuLight y Tianhe-2A w Chinach, które kiedyś również zajmowały pierwsze miejsce. We Włoszech znajdują się systemy takie jak HPC5 o Marconi-100a Szwajcaria ma piz, długoletni protagonista w Europie.

W Hiszpanii punktem odniesienia jest MareNostrum z Centrum Superkomputerowego w Barcelonie. Od pierwszej wersji z 2004 roku, z mocą obliczeniową około 42,4 teraflopa, został on rozbudowany do obecnego MareNostrum 4, z mocą obliczeniową około 13,7 petaFLOPSLONastępna generacja, MareNostrum 5, będzie oznaczać skok o kilka rzędów wielkości w zakresie mocy i zużycia energii i jest częścią europejskiej strategii wyposażenia się w infrastruktury eksaskalowe.

Bardzo istotną siecią jest Hiszpańska Sieć Superkomputerowa (RES)Sieć ta łączy centra i maszyny rozproszone w różnych wspólnotach autonomicznych, umożliwiając jej obsługę badaczy w całym kraju. Ponadto Sieć superkomputerowa Iberoamerykańska, która łączy zasoby z krajów takich jak Meksyk i innych partnerów Ameryki Łacińskiej w celu realizacji wspólnych projektów.

Na szczeblu regionalnym obiekty takie jak: Superkomputer Picassa z Uniwersytetu w Maladze, z około 40 000 rdzeni obliczeniowych i 180 TB pamięci RAM. Picasso obsługuje zarówno naukowców z samego uniwersytetu, jak i użytkowników z Andaluzji za pośrednictwem Andaluzyjskiej Platformy Bioinformatycznej oraz naukowców z całej Hiszpanii za pośrednictwem RES.

Wszystkie te systemy prawie zawsze działają z Linux lub pochodnych, ze względu na ich otwartoźródłowy charakter, stabilność i niskie zużycie zasobów w porównaniu z innymi komercyjnymi systemami operacyjnymi. Na tym fundamencie zbudowano ekosystem narzędzi naukowych, środowisk programistycznych i bibliotek sztucznej inteligencji, wyspecjalizowanych i udoskonalanych przez lata.

Ośrodki referencyjne: Centrum Superkomputerowe w Barcelonie i europejski wyścig o własny sprzęt

El Centrum Superkomputerowe w Barcelonie (BSC) jest jednym z głównych europejskich graczy w dziedzinie superkomputerów i badań nad architekturą komputerową. Kierowany przez dziesięciolecia przez Mateo Valero, BSC przeszedł drogę od zarządzania pojedynczym superkomputerem do ośrodka zatrudniającego ponad tysiąc osób z ponad 50 krajów, zorganizowanych w wydziały Informatyka, nauki przyrodnicze, nauki o Ziemi i aplikacje społeczne.

Jedną z cech wyróżniających BSC jest to, że nie ogranicza się do obsługi maszyn, lecz rozwija zastrzeżone oprogramowanie, algorytmy, a nawet procesoryOd lat angażuje się w projekty europejskie, takie jak: EuroHPC oraz w inicjatywach takich jak Europejska Inicjatywa na rzecz Procesorów (EPI) lub europejskie układy scalone oparte na otwartych architekturach, takich jak RISC-V, którego celem jest zmniejszenie zależności Europy od amerykańskich i azjatyckich producentów.

Współpracując z innymi partnerami, BSC promowało prototypy procesorów wektorowychPlatformy oparte na architekturze ARM i RISC-V oraz cała rodzina projektów o nazwach takich jak Żółw, jaszczurka lub kameleonktóre stają się coraz bardziej złożone z każdym pokoleniem. Chodzi o to, aby w perspektywie średnioterminowej stworzyć układy scalone zdolne do zasilania Superkomputery „MareNostrum 6”. z krytyczną technologią obliczeniową opracowaną w Europie.

Wysiłek ten jest osadzony w niewygodnej rzeczywistości: Europa projektowała kiedyś część architektury ARM, ale sprzedaż ARM firmom spoza Europy i brak własnych dużych odlewni sprawiły, że kontynent znajduje się w trudnej sytuacji. delikatna pozycjaW obliczu takich działań, jak zagwarantowanie przez Stany Zjednoczone zaawansowanej produkcji TSMC w Arizonie lub fabryk układów scalonych, które Niemcy i Francja przyciągają dużymi dotacjami publicznymi, Hiszpania stoi przed wyzwaniem połączenia ekosystem projektowania, produkcji i przemysłu przy stosunkowo mniejszych zasobach.

W tym kontekście strategia hiszpańska zakłada konsolidację centrów takich jak BSC, promowanie sieci takich jak RES, wspieranie projektów open chip i tworzą bardzo rzadkie profile w architekturze komputerowej i sztucznej inteligencji. Nieprzypadkowo, jak przyznają dyrektorzy centrum, doktoranci specjalizujący się w tych dziedzinach otrzymują oferty z sektora prywatnego, oferując pensje, których trudno dorównać pensjom oferowanym przez środowisko akademickie, co utrudnia retencję talentów.

Tymczasem, inne hiszpańskie uniwersytety Wzmacniają swoją infrastrukturę, czego przykładem jest projekt Picasso w Maladze czy węzły OZE rozproszone po całym kraju. W wielu przypadkach systemy te służą zarówno fizyka cząstek elementarnych takich jak badania nad zmianami klimatu, inżynieria, bioinformatyka czy projekty inteligentnych miast, co pokazuje, że superkomputery nie są już luksusem zarezerwowanym dla kilku laboratoriów.

Patrząc na całość, widać wyraźnie, że superkomputery przeszły drogę od laboratoryjnej ciekawostki do infrastrukturę krytyczną dla klimatu, zdrowia, bezpieczeństwa, gospodarki, a nawet sposobu projektowania miast, pojazdów czy leków. Jednocześnie, skok sztucznej inteligencji z laboratorium do produkcji i rozwój cyfrowych bliźniaków przenoszą część tej mocy na wyspecjalizowane serwery, a nawet na komputery stacjonarne inżynierów i naukowców, otwierając scenariusz, w którym superkomputery, dalekie od zaniku, stają się coraz bardziej zintegrowane z naszym codziennym życiem, nawet jeśli często tego nie dostrzegamy.