Смогут ли модернизированные аналоговые компьютеры разогнать десктопы до петафлопсов?

Исследователи в DARPA работают над программой, называемой Analog and Continuous-variable Co-processors for Efficient Scientific Simulation (ACCESS), в результате которой модернизированные аналоговые компьютеры смогут превзойти современные суперкомпьютеры при решении большого разнообразия специализированных задач в таких областях, как динамика жидкости или физика плазмы.

«Потенциал аналоговых компьютеров может быть использован для решения динамических задач слишком сложных для современных цифровых процессоров и может сегодня быть подкреплен другими новейшими достижениями, в том числе в таких областях, как микроэлектромеханические системы, оптическая инженерия, микрофлюидика, метаматериалы и даже в подходах к использованию ДНК в качестве вычислительной платформы. Вполне возможно, что новые вычислительные платформы могут превысить производительность современных процессоров для некоторых специализированных задач, если их смогут расширить и интегрировать с современными компьютерными архитектурами, - сказал Винсент Тан (Vincent Tang), руководитель программы в DARPA в своем заявлении. - Основные уравнения которые описывают такие фундаментальные физические принципы, как движение, диффузию и равновесие, известны как дифференциальные уравнения в частных производных. Но поскольку они включают непрерывные скорости изменения в широком диапазоне физических параметров, относящихся к проблемам, представляющим интерес, и во многих случаях также включают дальние взаимодействия, они не поддаются декомпозиции для обработки на отдельных процессорах. Процессор, специально разработанный для таких уравнений, может предоставить революционно новые возможности моделирования для проектирования, прогнозирования и обнаружения. Но как может такой процессор выглядеть?»

DARPA недавно выпустила запрос о предоставлении информации (RFI) для получения от промышленности подробной информации о том, как такие аналоговые или гибридные аналоговые компьютерные системы могут работать. RFI запрашивает ответы из четырех взаимосвязанных технических областей, как называет их DARPA. Они включают в себя:

• Масштабируемые, управляемые и измеримые процессы, которые могут быть физически воплощенные в сопроцессорах для ускорения вычислительных задач, часто встречающихся в научном моделировании.
• Алгоритмы, которые используют аналоговые, нелинейные, непоследовательные или непрерывно изменяющиеся вычислительные примитивы, чтобы уменьшить время, пространство и коммуникативные сложности, связанные с фон-неймановской архитектурой обработки данных.
• Системные архитектуры, планировщики, гибридные и специализированные интегральные схемы, вычислительные языки, модели программирования, конструкции контроллера, а также другие элементы для эффективной декомпозиции, доступа к памяти и распределению задач между мульти-гибридными сопроцессорами.
• Методы моделирования и симуляции с помощью прямой физической аналогии.

Аналоговые компьютеры решают уравнения, манипулируя непрерывно изменяющимися значениями вместо дискретных измерений. На пике популярности большинство аналоговых компьютеров были разработаны для конкретных приложений, таких как «тяжелая» математика или моделирование компонентов полета. В 1930 году, например, Ванневар Буш (Vannevar Bush), который десять лет спустя помогал инициировать и управлять Манхэттенским проектом (разработка атомной бомбы), создал аналоговый «дифференциальный анализатор», который вычислял сложные интегралы за счет использования инновационного колесно-дискового механизма. И в 1940 году бомбовый прицел Нордена, сделанный по этому принципу в американских самолетах, использовал аналоговые методы расчета траектории полета бомбы, отметило DARPA.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365