أميركا تعتزم تطوير حاسوبيْـن خارقين

تعتزم وزارة الطاقة الأميركيّة الإقدام على خطوتين أساسيتيّن من شأنهما تحطيم الحدود الحاضرة للحوسبة الخارقة، إذ قالت إنها بصدد إنفاق 325 مليون دولار لتطوير حاسوبين خارقين في مختبري «أوك ريدج» في تينيسي في ولاية كاليفورنيا. وتنفق الوكالة مبلغاً إضافياً بقرابة 100 مليون دولار على برنامج «فاست فورورد 2» Fast Forward 2 المصمّم للارتقاء بالبرمجيات والتطبيقات الخاصة بالحاسوبين الخارقين. ويطلق تعبير «الحاسوب الخارق» («سوبر كومبيوتر» Super Computer) على نوع شديد التقدّم من الحواسيب يمتلك قدرات متفوّقة بمقادير فلكيّة عن الحواسيب العادية. ومع أن خصائص «الخارقين» دائمة التبدّل، فمن المتوقع أن تصل سرعة تداول المعلومات في كل منهما إلى ما يتراوح بين 100 و300 بيتافلوب Beta Flop في الثانية (كل بيتافلوب يساوي 1015 من عمليات حوسبة معقّدة يطلق عليها اسم «نقطة عائمة» Floating Point، واختصاراً «فلوب» أو «إف بي» FP).

وفي أفق مشروع الحاسوبين الخارقين، أنه يمهد الطريق لصنع أول «سوبر كومبيوتر» يعمل بسرعة إكزافلوب (يساوي 1018 فلوب)، ما يجعله السقف الأعلى المقبل في مجال الحوسبة العالية الأداء.

سباق السرعات الضوئيّة

في هذا السياق، علّق جاك دونغارا، وهو أحد خبراء الحوسبة الفائقة في جامعة «تينيسي» قائلاً: «الأمر رائع، إذ تدفع (هاتان الآلتان) الحوسبة صوب سرعة إكزافلوب، بل تشكّلان نقطة انطلاق باتجاه تلك المرحلة». ويشير الوضع الراهن كذلك إلى أنّ أول آلة بسرعة إكزافلوب ربما تبدأ العمل بين العامين 2022 و2023، في حال استمر تقدّم الحوسبة العالية الأداء بالوتيرة الحاضرة. وعرِف عن الحاسوبين أن أحدهما يحمل اسم «ساميت» Summit ويحمل توقيع مختبر «أوك ريدج»، وسيوضع بتصرّف المجتمع العلمي الأميركي، ومن المتوقع أن يعمل بسرعة 300 بيتافلوب. ويُتوقَّع لحاسوب «سييرا» الذي صنعه مختبر «ليفيرموري» أن يعمل بسرعة تناهز 200 بيتافلوب، وستستخدمه «الإدارة الوطنيّة (الأميركيّة) للأمن النوويّ» لاختبار سلامة الأسلحة النووية الأميركيّة وأمنها. ومن المقرّر ان ينجز حاسوبا «سامت» و «سييرا» عام 2017، وأن يدخلا حيّز التشغيل عام 2018.

ويتوقع أن يتفوق الحاسوبان في السرعة على عملاق السرعة المعلوماتيّة حالياً في الولايات المتحدة، حاسوب «تيتان»، وهو من صنع مختبر «أوك ريدج» أيضاً، ويتصدر المرتبة الأولى بسرعة قدرها 27 بيتافلوب.

كما يتقدّم الحاسوبان الخارقان «ساميت» و «سييرا» على أسرع حاسوب في العالم اليوم، وهو «تيانهي 2»، الذي طوّره «المركز الوطني للحوسبة الفائقة» في مدينة «غوانغدجو» الصينية، وتصل سرعته إلى 35 بيتافلوب. إلا أن دونغارا يؤكد أن مهندسين معلوماتيين في الصين باشروا العمل على تعزيز سرعة «تيانهي 2»، لترتفع إلى ما يزيد على 100 بيتافلوب، بل ربما تمكّنوا من رفعها فوق تلك السرعة في وقت لاحق.

وفي السياق ذاته، تشير التوقّعات إلى أن تصميم «الخارقين» ينتهج نمطاً حديثاً قوامه تحديث طريقة صنع الحواسيب الخارقة. وفي وقت سابق، عزّز مهندسون معلوماتيّون قدرة الحوسبة الفائقة عبر إضافة وحدات مُعالَجة مركزية، بالأحرى رقاقات إلكترونيّة، تعتبر بمثابة أدمغة متطوّرة للـ «سوبر كومبيوتر».

وفي المقابل، تبدو تلك الرقاقات الإلكترونيّة متعطشة للطاقة، وبالتالي لا تعتبر زيادة قدرتها تدريجيّاً طريقة مثلى للتوصل إلى سرعة تقاس بالإكزافلوب. من ناحية ثــانية، يــــزيد الحاسوبان الجديدان من استخدام وحدات معالجة الرسوميّات «غرافيك» التي تسرّع وتيرة بعض عمليات الحوسبة، كما تضيف روابط عالية السرعة بين وحدات معالجة الرسوميات ورقاقات المُعالَجَة المركزيّة للمعلومات.

وعلى رغم توقّعات تنبئ بأن «ساميت» سوف يتفوق على «تيتان» بما يتراوح بين 5 و10 أضعاف من حيث الأداء، فستكون الطاقة التي يستخدمها أكبر مما يفعل منافِسَه الصيني بقرابة 10 في المئة ليس إلا. وتتولى شركات «آي بي أم» IBM، و «إنفيديا» NIVIDIA و «ميلانوكس» Mellanox العملاقة، تطوير مكوّنات الحاسوبين الخارقين.

ومن المرجح أن يتيح «الخارقان» التوصّل إلى اكتشافات في مجالات متنوعة، تبدأ بعلم المواد وتمر بتطوير أنواع الوقود الحيوي والبحوث المتعلقة بمواد الاحتراق، ولا تنتهي عند هندسة الأسلحة النووية. وتعليقاً على ذلك، صرّح وزير الطاقة ارنست مونيز، وهو عالِم متألّق في الفيزياء النووّية، بأن الحوسبة العالية الأداء تشكّل أحد المكوّنات الأساسيّة في محفظة العلم والتكنولوجيا، وهي ضرورية للحفاظ على تنافسيّة الولايات المتحدة وضمان أمنها اقتصاديّاً وقوميّاً.