Зачем нам нужен уровень экзафлопс?

web_banner_sequana_engines

Время переходить на новый уровень вычислений

Высокопроизводительные вычисления, или HPC, постепенно стали частью нашей ежедневной жизни, хотя мы и не всегда об этом знаем. Они в наших лекарствах, в наших деньгах, в сотовых телефонах, в фильмах, которые мы ходим смотреть в кинотеатры, в оборудовании наших любимых спортсменов, в автомобилях, которые вы водим, и в топливе, на котором они работают. Они напрямую влияют на качество нашей жизни, делая наш мир безопаснее, позволяя точнее прогнозировать погоду, климат и сейсмическую активность. Они помогают нам лучше понимать окружающий мир.

Бесконечная потребность в увеличении вычислительной мощности

Всем отраслям промышленности, академическому и научному сообществу требуются все более мощные вычислительные системы, обрабатывающие постоянно растущие объемы данных. Создание более точных прогнозов погоды, проектирование экологически чистых авиационных двигателей, использование геномики для внедрения персонализированной медицины… для всех этих инноваций требуется больше вычислительной мощности, чем доступно сейчас, и они будут развиваться в значительной степени благодаря экзафлопсным системам.

Строительство умных городов с высококачественными городскими услугами

bull sequana poster smart-city

«Без серьезного изменения в урбанистическом мышлении последствия нарастающих изменений климата, загрязнения и истощения природных ресурсов создадут еще большую угрозу для городов по всему миру». – Джон Ловель (Jon Lovell), Deloitte

Города сталкиваются со следующими проблемами:

  • Повышение качества и эффективности городских служб;
  • Сокращение расходов и потребления ресурсов.

 

В проектах умных городов эффективно используются новые разработки в области Интернета вещей и больших данных. Они позволяют собирать огромные объемы данных и преобразовывать их в знания, которые помогают решать реальные задачи в контексте города.

Прогнозирование катаклизмов на основе прогнозов погоды

bull sequana poster weather

Без суперкомпьютеров современное прогнозирование погоды было бы невозможным. И по мере увеличения вычислительной мощности, доступной метеорологическим службам, прогнозы погоды улучшаются во многих аспектах.

С 1992 года, когда метеорологическая служба Франции приобрела свой первый суперкомпьютер, и до сегодняшнего дня вычислительная мощность выросла в 500 000 раз, и эксперты этой службы ожидают, что данная тенденция сохранится.

Службам прогноза погоды во всем мире необходимо:

  • Выпускать прогнозы каждый час;
  • Уменьшать шаг сетки для получения более подробных и надежных прогнозов;
  • Прогнозировать точное местоположение и время погодных катаклизмов.

 

Для достижения этих целей требуется увеличивать разрешение моделей, учитывать больше данных и вести наблюдения в процессе прогнозирования. Это означает, что для эффективной обработки больших объемов данных требуется больше вычислительных ресурсов и емкости.

Проектирование экологически чистых двигателейbull sequana poster engine

В авиационной промышленности для уменьшения количества загрязняющих веществ, выбрасываемых авиационными двигателями, производимого шума и потребляемого топлива используется моделирование.

Авиационным конструкторам приходится решать следующие задачи:

  • Сокращение выбросов CО2 в 2 раза к 2020 году и в 4 раза к 2050 году;
  • Снижение потребления топлива на 15 %;
  • Уменьшение уровня шума.

Для достижения этих амбициозных целей требуются более сложные и точные модели, например модели работы камеры сгорания.

Авиационные инженеры считают, что для достижения этих целей их вычислительные ресурсы должны ежегодно увеличиваться на 70-100 %.

Использование геномики для улучшения диагностики и лечения

genomics-dna

Определение последовательности генома и анализ – сложные задачи, для решения которых требуются мощные аналитические платформы. За последние годы время вычисления такой последовательности значительно сократилось. В результате резко увеличилось количество геномных данных, собранных в ходе крупномасштабных исследований.

Это открывает путь к новому здравоохранению на основе геномики, в котором всесторонний геномный анализ используется для внедрения прогнозной и персонализированной медицины. Цели, которых требуется достичь:

  • Улучшение прогнозной диагностики;
  • Повышение эффективности методов лечения;
  • Индивидуальное дозирование.

 

Для реализации такого перспективного проекта секвенирование должно быть возможно в промышленном масштабе и должен поддерживаться сложный анализ. Для этого требуется беспрецедентная вычислительная мощность.

Реорганизация сельского хозяйства в соответствии с требованиями XXI века

fotolia_56312059_subscription_monthly_xxl

С быстрым ростом численности населения мира сельское хозяйство сталкивается с проблемой получения достаточного количества продовольствия для удовлетворения растущего спроса в условиях изменения климата и недостаточности природных ресурсов. Для решения проблемы увеличения производства нужна новая сельскохозяйственная революция на прочной научной основе. При этом необходимо достичь следующих экологических, экономических и социальных целей:

  • Прокормить население мира, которое к 2030 году достигнет 8,5 миллиарда, а к 2050 году – 9 миллиардов человек;
  • Сократить использование пестицидов на 30 %;
  • Учесть изменение климата, качества почв и поведения растений.

 

Решение: развитие точного земледелия – построение моделей с мелкоструктурной сеткой на основе разносторонних данных, собранных датчиками, и более эффективное использование удобрений и сельскохозяйственных ресурсов.

Это требует огромных вычислительных ресурсов и ресурсов больших данных.