يعد نموذج أولي جديد لحاسوب فائق بتغيير قواعد اللعبة في عمليات المحاكاة الاستراتيجية الأمريكية. فهو يستهلك طاقة أقل، ويلغي الحاجة إلى إعادة كتابة التعليمات البرمجية، ويحتوي على رقائق "تفكر" في عبء العمل.
ليس أكبر حاسوب في العالم، لكنه قد يكون الأهم في مستقبل الردع الاستراتيجي الأمريكي القريب. كشفت مختبرات سانديا الوطنية مؤخرًا عن "سبكترا" ، وهو نموذج أولي تم بناؤه بالتعاون مع شركة نيكست سيليكون . 1 ما الهدف؟ إثبات أن ضمان الأمن القومي لا يتطلب دائمًا القوة الهائلة لوحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات التقليدية، بل إن الذكاء التكيفي قادر على تحقيق نتائج أفضل باستهلاك نصف الطاقة فقط.
ما وراء القوة الغاشمة: شريحة مافريك-2
لا يكمن جوهر النظام في معالج قياسي يُعالج البيانات بشكل موحد. يتميز نظام سبيكترا بـ 128 مُسرّع مافريك-2 ثنائي الرقاقة.<sup>2 </sup> هذه رقائق تجريبية، بدلاً من معالجة جميع البيانات بالتساوي (النهج التقليدي "كل شيء جائز")، تُحلل الشفرة في الوقت الفعلي وتُعيد تنظيم العمل لزيادة الكفاءة إلى أقصى حد.<sup >3 </sup>
تشيب مافريك 2
وصف جيمس لاروس ، وهو عالم بارز في سانديا، هذه القدرة بأنها "الأولى من نوعها". الفكرة بسيطة لكنها فعالة: نقل الموارد إلى حيثما تكون هناك حاجة إليها، عندما تكون هناك حاجة إليها، دون هدر.
فيما يلي السمات الرئيسية للمشروع:
- بنية تكيفية: تقوم الشريحة بتحليل عبء العمل أثناء التشغيل.
- كفاءة الطاقة: وعد بأداء فائق مع انخفاض كبير في الاستهلاك.
- عدم إعادة الكتابة: ربما تكون هذه النقطة الأكثر شعبية بين المهندسين: لا يتعين إعادة كتابة التطبيقات الحالية من الصفر لتشغيلها على أجهزة جديدة.
مختبر اختبار للأمن القومي
لا نتحدث هنا عن تشغيل ألعاب الفيديو. ستستخدم سانديا، بالتعاون مع مختبر لورانس ليفرمور ومختبر لوس ألاموس الوطني، حاسوب سبيكترا لمعالجة مهام بالغة الأهمية، مثل ديناميكيات الموائع المتقدمة . تُعدّ هذه المحاكاة ضرورية لضمان موثوقية الترسانة النووية الأمريكية دون اللجوء إلى التجارب النووية تحت الأرض (والتي، بصراحة، لا أحد يرغب في عودتها). إنه حاسوب يحمي أمن الردع النووي الأمريكي.
يلخص الجدول التالي الاختلافات بين النهج التقليدي ونهج Spectra:
| السمة | الحاسوب العملاق التقليدي (وحدة المعالجة المركزية/وحدة معالجة الرسومات) | سبيكترا (نيكست سيليكون مافريك-2) |
| إدارة البيانات | معالجة البيانات الموحدة | التحليل وتحديد الأولويات في الوقت الفعلي |
| استهلاك | عالي (القوة الغاشمة) | مُحسَّن (الكفاءة أولاً) |
| نقل البرامج | غالباً ما يتطلب الأمر إعادة كتابة الكود | لا حاجة لإعادة الكتابة |
| موضوعي | ذروة الطاقة | الكفاءة تحت الأحمال الحقيقية |
برنامج الطليعة وإرث أسترا
يُعدّ سبيكترا ثاني مشروع من برنامج فانغارد التابع لشركة سانديا، والذي أُنشئ لاختبار التقنيات التجريبية قبل استثمار مليارات الدولارات لتوسيع نطاقها إلى المستوى الصناعي. وقد مهّد سلفه، أسترا (2018) ، الطريق أمام معالجات Arm لأعباء العمل العلمية الثقيلة، ممهداً بذلك الطريق لأنظمة مثل فينادو في لوس ألاموس.
الآن، باتت الكرة في ملعب الذكاء التكيفي. وقد قطع إيلاد راز، الرئيس التنفيذي لشركة نيكست سيليكون، وعدًا طموحًا: "أداء يصل إلى عشرة أضعاف بنصف الطاقة". إذا أكدت البيانات صحة هذه الكلمات، فقد نكون على أعتاب طفرة ستُقلل بشكل كبير من التكلفة والوقت اللازمين لتكييف البرامج العلمية.
كانت الاختبارات الأولية (معيار HPCG، وبرنامج LAMMPS لديناميكيات الجزيئات) ناجحة منذ اليوم الأول. تم دمج نظام Spectra بواسطة شركة Penguin Solutions وتبريده بواسطة نظام ضغط سلبي من شركة Chilldyne ، وهو جاهز لإثبات ما إذا كان الذكاء يتفوق حقًا على القوة في الحوسبة عالية الأداء.
وحدة المعالجة جزء من برنامج فانجارد
الأسئلة والأجوبة
كيف يختلف جهاز سبيكترا عن أجهزة الكمبيوتر العملاقة التقليدية؟
يكمن الاختلاف الرئيسي في رقائق مافريك-2. فبينما تستخدم الحواسيب التقليدية منهجًا معياريًا لمعالجة البيانات، تتميز رقائق سبيكترا بأنها "تكيفية": إذ تحلل التعليمات البرمجية قيد التشغيل في الوقت الفعلي وتعيد تنظيم المهام. وهذا يسمح بتركيز قوة الحوسبة حيث تشتد الحاجة إليها، مما يحسن الكفاءة التشغيلية ويقلل من هدر الطاقة، وهو عامل بالغ الأهمية للبنى التحتية الحاسوبية الضخمة.
ما هو الأثر العملي لهذه التقنية على الأمن؟
يُعدّ الأثر استراتيجيًا واقتصاديًا. يُستخدم برنامج "سبكترا" في عمليات محاكاة ديناميكيات الموائع المعقدة اللازمة لإدارة الترسانة النووية الأمريكية دون الحاجة إلى إجراء اختبارات فعلية. إذا أثبتت هذه التقنية نجاحها، فستتيح إجراء هذه المحاكاة الحيوية بسرعة أكبر وباستهلاك نصف الطاقة. علاوة على ذلك، تضمن القدرة على تجنب إعادة كتابة البرامج الحالية استمرارية العمليات الفورية لمختبرات الأمن القومي.
ما هو برنامج فانغارد الذي تشارك فيه شركة سبيكترا؟
يُعدّ برنامج "فانغارد" حاضنة التكنولوجيا التابعة لمختبر سانديا الوطني. يُستخدم البرنامج لاختبار التقنيات التجريبية على نطاق صغير قبل تطبيقها في أنظمة الإنتاج الضخم. وهو وسيلة للحدّ من المخاطر التقنية: الاختبار على نموذج أولي (كما حدث مع نظام "أسترا" بمعالجات "آرم" والآن مع نظام "سبكترا" برقائق قابلة للتكيف) لتحديد مدى جاهزية التقنية لدعم أعباء العمل العلمية والعسكرية المستقبلية.
المقال Spectra: مقامرة أمريكا "التكيفية" من أجل السلامة النووية العسكرية (والكفاءة) يأتي من Scenari Economici .