ในฐานะผู้ชนะรางวัลทัวริงประจำปี 2021 (หรือที่เรียกอีกอย่างว่ารางวัลโนเบลสาขาคอมพิวเตอร์) และหนึ่งในผู้ก่อตั้งรายชื่อ 500 อันดับแรกที่จัดอันดับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก มุมมองของ Dongarra เกี่ยวกับอนาคตของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ถือเป็นแนวทางที่สำคัญสำหรับทั้งชุมชน วิทยาศาสตร์ และอุตสาหกรรมโดยรวม
คอมพิวเตอร์ไฮบริด - โซลูชั่นสำหรับอนาคต
ตามที่ Dongarra กล่าว ซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นต่อไปจะไม่ใช่แค่การอัพเกรดฮาร์ดแวร์แบบดั้งเดิม แต่จะเป็นการผสานรวมระบบคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกเข้ากับเทคโนโลยีควอนตัมและปัญญาประดิษฐ์ (AI) อย่างชาญฉลาด
นี่ถือเป็นก้าวสำคัญในการเอาชนะข้อจำกัดของกฎของมัวร์ในปัจจุบัน เมื่อการย่อขนาดของทรานซิสเตอร์เกือบจะถึงขีดจำกัดทางกายภาพแล้ว
Dongarra เน้นย้ำว่าอนาคตของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ไม่ได้อยู่ที่การแทนที่ระบบคลาสสิกด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยสมบูรณ์ แต่เป็นการผสมผสานที่ลงตัวของทั้งสองระบบ
เขาอธิบายระบบไฮบริดนี้ว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์หลายชั้น โดยที่แต่ละส่วนประกอบจะทำงานตามลักษณะเฉพาะของมันเอง
ในวิสัยทัศน์ของ Dongarra หน่วยประมวลผลควอนตัม (QPU) จะทำหน้าที่เป็น "เครื่องเร่งความเร็วเฉพาะทาง" สำหรับปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจำลองโมเลกุลเพื่อค้นพบยาหรือวัสดุใหม่ๆ
ปัญหาเหล่านี้มีความซับซ้อนแบบทวีคูณ ทำให้แม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันก็ยังยากที่จะแก้ไขได้ อย่างไรก็ตาม คอมพิวเตอร์ควอนตัมซึ่งสามารถใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ควอนตัมซูเปอร์โพซิชันและเอนแทงเกิลเมนต์ สามารถจัดการกับปัญหาเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก
ในขณะเดียวกัน CPU และ GPU แบบดั้งเดิมจะยังคงทำหน้าที่หลักในการประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่และประมวลผลอัลกอริทึม AI การแบ่งงานที่เหมาะสมนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ใช้ประโยชน์จากจุดแข็งของโปรเซสเซอร์แต่ละประเภทได้อย่างเต็มที่อีกด้วย
หนึ่งในมุมมองที่โดดเด่นที่สุดของดอนการ์ราคือบทบาทของ AI ในระบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งอนาคต เขามองว่า AI ไม่ใช่แค่แอปพลิเคชันที่ทำงานบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ แต่เป็น “กาว” ที่เชื่อมโยงและประสานระบบทั้งหมดเข้าด้วยกัน
Jack Dongarra มีบทบาทสำคัญในการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (ภาพ: กระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา)
ดอนการ์รากล่าวว่า AI จะเพิ่มประสิทธิภาพซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบเรียลไทม์ โดยใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลองเชิงทำนายเพื่อจัดสรรทรัพยากรอย่างชาญฉลาด ระบบจะสามารถตัดสินใจโดยอัตโนมัติว่าเมื่อใดควรใช้โปรเซสเซอร์แบบดั้งเดิม เมื่อใดควรเปลี่ยนไปใช้ QPU และจะประสานงานอย่างไรเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
วิสัยทัศน์นี้กำลังได้รับการทำให้เป็นจริงผ่านโครงการบุกเบิกมากมาย
บริษัทยักษ์ใหญ่ด้านเซมิคอนดักเตอร์อย่าง Nvidia และ Quantum Machines เพิ่งเปิดตัวระบบ DGX Quantum ซึ่งเชื่อมต่อตัวควบคุมควอนตัมกับซูเปอร์ชิป AI อย่างแน่นหนาภายในเวลาเพียงไม่กี่ไมโครวินาที
ระบบนี้ช่วยให้สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมแบบเรียลไทม์และปรับเทียบโปรเซสเซอร์ควอนตัมที่ใช้ AI ได้ ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ๆ ให้กับแอปพลิเคชันควอนตัมคลาสสิกแบบไฮบริด
ความท้าทายใหม่ในการแข่งขันด้านเทคโนโลยีระดับโลก
นอกจากนี้ Dongarra ยังไม่ลังเลที่จะหารือถึงความท้าทายที่อุตสาหกรรมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ต้องเผชิญ เช่น การขาดเงินทุนวิจัย และแรงกดดันด้านการแข่งขันในระดับนานาชาติ โดยเฉพาะจากจีน
ความก้าวหน้าล่าสุดของจีนในสาขานี้ เช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมจิ่วจางที่สามารถทำงานได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์อันทรงพลังที่สุดถึง 180 ล้านเท่า หรือโปรเซสเซอร์ควอนตัม Zuchongzhi 3.0 ที่มีคิวบิต 105 ตัว ถือเป็นการส่งสัญญาณให้ประเทศตะวันตกตื่นตัวมากขึ้น
คอมพิวเตอร์ควอนตัมจิ่วจางของจีนสามารถทำงานได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดถึง 180 ล้านเท่า (ภาพ: Spectrum)
การมอบรางวัล Jack Dongarra Early Career Award ประจำปีนี้ให้แก่ ดร. Lin Gan จากมหาวิทยาลัย Tsinghua (ประเทศจีน) สำหรับผลงานของเขาในการพัฒนาอัลกอริทึม HPC ที่เชื่อมโยงระบบคลาสสิกและระบบควอนตัม ยิ่งตอกย้ำถึงธรรมชาติระดับโลกของการแข่งขันนี้มากขึ้น
Dongarra เรียกร้องให้มีความร่วมมือระหว่างประเทศที่เพิ่มมากขึ้นผ่านองค์กรต่างๆ เช่น North American Artificial Intelligence (NAAI) ซึ่งเขาเพิ่งเข้าร่วม เพื่อส่งเสริมการบูรณาการ AI เข้ากับซูเปอร์คอมพิวเตอร์อย่างถูกต้องตามจริยธรรม
ดอนการ์ราชี้ให้เห็นถึงความท้าทายที่สำคัญไม่แพ้กันในการพัฒนาทรัพยากรมนุษย์ ยังคงมีการขาดแคลนบุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญแบบสหวิทยาการด้านปัญญาประดิษฐ์ (AI) การประมวลผลควอนตัม และ HPC อย่างมาก
แม้ว่าโครงการริเริ่มต่างๆ เช่น โครงการ Texas Quantum จะช่วยขยายกลุ่มบุคลากรที่มีความสามารถ แต่ความพร้อมในวงกว้างยังคงต้องใช้เวลาอีกนาน
ยิ่งไปกว่านั้น การผสานรวม AI, HPC และควอนตัมเทคโนโลยีเข้ากับเวิร์กโฟลว์แบบรวมศูนย์จำเป็นต้องอาศัยการประสานงานโครงสร้างพื้นฐานที่ซับซ้อน ซึ่งทำให้การปรับใช้เป็นไปอย่างล่าช้า ความปลอดภัยทางไซเบอร์ก็มีความซับซ้อนมากขึ้นเช่นกัน เนื่องจากระบบไฮบริดเหล่านี้สามารถกำหนดเป้าหมายได้จากหลายทิศทาง
แอปพลิเคชันที่ก้าวล้ำกำลังรออยู่
ศักยภาพของระบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบไฮบริดไม่ได้มีเพียงทฤษฎีเท่านั้น การประยุกต์ใช้งานจริงกำลังได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ตั้งแต่ การค้นพบ ยา การสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ ไปจนถึงการเพิ่มประสิทธิภาพทางการเงิน ไปจนถึงการพัฒนาวัสดุขั้นสูง
ในสาขาการแพทย์ ระบบไฮบริดสามารถจำลองปฏิกิริยาโมเลกุลที่ซับซ้อนเพื่อค้นหาสารประกอบยาใหม่ๆ ได้รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น
สำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ความสามารถในการประมวลผลแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลกด้วยความละเอียดสูงจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์และตอบสนองต่อเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วได้ดีขึ้น
ในด้านการเงิน อัลกอริทึมการหาค่าเหมาะที่สุดเชิงควอนตัมอาจปฏิวัติการวิเคราะห์ความเสี่ยงและการจัดการพอร์ตโฟลิโอ และในการวิจัยวัสดุ ความสามารถในการจำลองโครงสร้างอะตอมในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อนอาจปูทางไปสู่วัสดุตัวนำยิ่งยวด แบตเตอรี่พลังงานสูง และโลหะผสมขั้นสูง
เพื่อให้บรรลุวิสัยทัศน์นี้ ดอนการ์ราได้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่เหมาะสม ซึ่งรวมถึงไม่เพียงแต่ฮาร์ดแวร์ขั้นสูงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมิดเดิลแวร์เพื่อผสานวงจรควอนตัมเข้ากับทรัพยากรคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมอีกด้วย
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ABCI-Q ของญี่ปุ่น (ภาพ: Wccftech)
ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่ว โลก กำลังปรับใช้โครงสร้างพื้นฐานแบบไฮบริดนี้อย่างแข็งขัน ศูนย์วิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีธุรกิจควอนตัม-AI ระดับโลกของญี่ปุ่น (G-QuAT) ได้นำซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ABCI-Q ที่ติดตั้ง GPU Nvidia H100 จำนวน 2,020 ตัว ผสานรวมกับโปรเซสเซอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดของฟูจิตสึ โปรเซสเซอร์อะตอมกลาง QuEra และโปรเซสเซอร์โฟโตนิกส์ OptQC
ในทำนองเดียวกัน โครงการต่างๆ ในยุโรป เช่น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Jupiter ของเยอรมนี ฟูกากุของญี่ปุ่น และ PSNC ของโปแลนด์ ต่างก็เริ่มบูรณาการฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมเข้าด้วยกัน การประกาศแผนการสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ควอนตัม Magne ของเดนมาร์กที่มีคิวบิตเชิงตรรกะเริ่มต้น 50 คิวบิต ซึ่งร่วมมือกับ Microsoft และ Atom Computing ก็สะท้อนให้เห็นถึงแนวโน้มระดับโลกนี้เช่นกัน
เตรียมพร้อมสำหรับยุคใหม่ที่กำลังจะเริ่มต้น
Dongarra คาดการณ์ว่าในช่วงปี 2025-2030 จะเป็นช่วงที่แอปพลิเคชันไฮบริดควอนตัม-AI จะเติบโตอย่างก้าวกระโดด
กรณีการใช้งานเบื้องต้นจะรวมถึงเครือข่ายการต่อต้านการสร้างควอนตัมสำหรับการค้นพบยา การเรียนรู้เชิงเสริมแรงที่ขับเคลื่อนโดยซับรูทีนควอนตัม และตัวแก้ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพแบบควอนตัมที่นำไปใช้กับปัญหาโลจิสติกส์ในโลกแห่งความเป็นจริง
IBM ซึ่งมีแผนงานด้านควอนตัม คาดว่าจะสร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญในปีนี้ โดยจะขจัดอุปสรรคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดบางประการในการปรับขนาดฮาร์ดแวร์ควอนตัม
ภายในปี 2569 ชิป Kookaburra ของ IBM จะสร้างระบบคิวบิต 4,158 คิวบิต ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญในศักยภาพการประมวลผลควอนตัม
วิสัยทัศน์ของแจ็ค ดอนการ์รา เกี่ยวกับอนาคตของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ไม่ใช่แค่การคาดการณ์ทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเป็นการเรียกร้องให้ลงมือทำอีกด้วย การผสมผสานระหว่างการประมวลผลแบบคลาสสิก ควอนตัม และปัญญาประดิษฐ์ จะสร้างขีดความสามารถในการประมวลผลที่ไม่เคยมีมาก่อน ซึ่งจะเปิดประตูสู่การแก้ไขปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษย์
ดังที่แจ็ค ดอนการ์รา ได้กล่าวไว้ เรากำลังก้าวเข้าสู่ยุคใหม่ของการประมวลผล ซึ่งขอบเขตระหว่างสิ่งที่เป็นไปได้และสิ่งที่เป็นไปไม่ได้จะถูกนิยามใหม่โดยสิ้นเชิง คำถามไม่ใช่ว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นหรือไม่ แต่เป็นว่าเราพร้อมที่จะคว้ามันไว้หรือไม่
ที่มา: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/cach-ai-luong-tu-va-tinh-toan-co-dien-dinh-hinh-lai-sieu-may-tinh-20250807140924177.htm
การแสดงความคิดเห็น (0)