Nadchodzi nowa era w świecie technologicznym – era superkomputerów eksaskalowych, która przyniesie rewolucyjne zmiany w nauce, przemyśle i życiu społecznym. Pięć centrów w Unii Europejskiej zostało wybranych do hostowania i obsługiwania nowej generacji europejskich superkomputerów. Niemcy będą gospodarzem pierwszego exascale Joint Undertaking superkomputera w dziedzinie Europejskiej Wysoko Wydajnej Komputeryzacji (EuroHPC), a cztery nowe superkomputery średniej klasy zostaną rozmieszczone w Grecji, na Węgrzech, w Irlandii i Polsce.
Pierwszy exascale superkomputer dla EuroHPC będzie nosić nazwę JUPITER i znajdzie się wśród trzech najszybszych superkomputerów na świecie. Te niezwykłe możliwości obliczeniowe stanowią znaczący postęp technologiczny dla Unii Europejskiej, mający wpływ na rozwój naukowy, przemysłowy i społeczny.
Rola obliczeń kwantowych w nauce i przemyśle
Komputery kwantowe to przyszłość zaawansowanych obliczeń. Inicjatywa EuroHPC inwestuje 7 miliardów EUR w rozwój tego sektora, w tym w budowę pierwszego europejskiego superkomputera eksaskalowego JUPITER, który powstanie w Niemczech. Oprócz tego, w ramach programu, powstaną również cztery nowe superkomputery średniej klasy w Grecji, na Węgrzech, w Irlandii i Polsce.
Te potężne sieci obliczeniowe otworzą nowe możliwości zastosowań w wielu dziedzinach, takich jak medycyna precyzyjna, opracowywanie nowych leków, walka ze zmianą klimatu czy bioinżynieria. W Polsce, Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe otrzyma 10 milionów złotych na stworzenie programów edukacyjnych z zakresu technologii kwantowych. Dodatkowo, w 2025 roku, w tym ośrodku zostanie zainstalowany pierwszy polski komputer kwantowy – EuroQCS-Poland.
Innowacyjne rozwiązania kwantowe otwierają nowe możliwości w dziedzinie sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. Naukowcy z Włoch opracowali już wydajniejsze wykorzystanie mechaniki kwantowej do obliczeń na sieciach neuronowych, umożliwiając szybsze rozpoznawanie obrazów, sortowanie danych wejściowych i podejmowanie decyzji. Komputery kwantowe zmieniają również obliczenia logistyczne, symulacje awioniki czy analizę ryzyka inwestycyjnego.
Ośrodki badawcze, takie jak Jülich w Niemczech, łączą podstawowe badania nad materiałami i obliczeniami kwantowymi z praktycznymi zastosowaniami, tworząc jedne z najszybszych na świecie komputerów kwantowych do komercyjnego wykorzystania. Ten wzrost potencjału obliczeń kwantowych wiele obiecuje dla rozwoju innowacyjnych technologii w najbliższych latach.
Przykłady największych projektów HPC w Europie
Wspólne Przedsięwzięcie EuroHPC odgrywa kluczową rolę w rozwoju infrastruktury superkomputerów w Unii Europejskiej. Wiele europejskich laboratoriów HPC (High-Performance Computing) realizuje ambitne projekty, wykorzystujące potęgę obliczeń kwantowych do rozwiązywania złożonych problemów naukowych i technologicznych. Oto kilka przykładowych inicjatyw, które wyznaczają nowe standardy postępu technologicznego:
Projekt „Predykcja śmiertelności i detekcja patologii w obrazowych badaniach przesiewowych klatki piersiowej” koncentruje się na wczesnym wykrywaniu schorzeń płuc za pomocą zaawansowanych technik uczenia głębokiego. Natomiast „Modelowanie agentowe na potrzeby grupy MOCOS – Modeling Coronavirus Spread” analizuje i prognozuje rozprzestrzenianie się COVID-19, dostarczając kluczowych zaleceń do walki z epidemią.
Europejskie laboratoria HPC angażują się również w badania nad technologią reaktorów jądrowych, tworząc „Przygotowanie referencyjnych baz danych klasy Direct Numerical Simulations” do symulacji przepływów płynów i analizy bezpieczeństwa. Projekt „Czy wiesz, czym oddychasz?” opracowuje zaawansowane systemy prognozowania jakości powietrza, wspierając inicjatywy na rzecz czystszego środowiska.
Szereg projektów koncentruje się na optymalizacji procesów przemysłowych, takich jak „Analiza numeryczna turbin wiatrowych o pionowej osi obrotu” czy „Wykorzystanie dużych mocy obliczeniowych do analiz projektowania i optymalizacji wielkogabarytowych mieszalników przemysłowych”. Badania te wykorzystują moc obliczeniową superkomputerów do doskonalenia projektów i zwiększenia efektywności.
Powyższe przykłady pokazują, że europejskie laboratoria HPC odgrywają kluczową rolę w napędzaniu postępu technologicznego w kluczowych obszarach, takich jak medycyna, energetyka, środowisko i przemysł. Dzięki współpracy w ramach programu EuroHPC, Europejczycy mogą skuteczniej wykorzystywać potencjał obliczeń kwantowych do rozwiązywania najbardziej palących wyzwań naszych czasów.
Jak superkomputery wspierają innowacje
Superkomputery otwierają nowe horyzonty w dziedzinach, takich jak zdrowie, biologia, klimat, energia i bezpieczeństwo. Oczekuje się, że przyczynią się one do rozwoju europejskiej doskonałości naukowej, zwiększając dokładność i obniżając koszty badań. Polskie centrum obliczeniowe PCSS współpracuje z NVIDIA i ORCA Computing nad hybrydową architekturą łączącą jednostki przetwarzania kwantowego (QPU) z procesorami graficznymi (GPU), co może znacząco przyspieszyć obliczenia w dziedzinie symulacji molekularnych oraz kryptografii kwantowej.
Projekt GenAI ma na celu wyposażenie pokolenia Z w umiejętności efektywnego wykorzystania generatywnej sztucznej inteligencji, która opiera się na zaawansowanych obliczeniach w naukach ścisłych. Przykładowo, superkomputer Prometeusz ma ponad 50 000 rdzeni obliczeniowych o łącznej mocy 2,4 Petaflopsa, a jego magazyn danych ma pojemność 10 Petabajtów. Polska posiada również inne jednostki w czołówce rankingu najszybszych superkomputerów świata, umożliwiając krajowym firmom i naukowcom przeprowadzanie innowacyjnych badań i symulacji.
Dzięki superkomputerom, projekty takie jak NextSlim w sektorze lotniczym czy MICROCARD w sektorze medycznym, mogły skutecznie zredukować zużycie paliwa i poprawić zrozumienie mechanizmów zaburzeń rytmu serca. Współpraca w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia EuroHPC i dostęp do unijnych centrów obliczeń superkomputerowych stymulują innowacje w Europie, przyciągając startupy z sektora sztucznej inteligencji.
Trendy w rozwoju kwantowych obliczeń
Rosnące zapotrzebowanie na specjalistów w dziedzinie technologii kwantowych stanowi jeden z kluczowych trendów. Przewiduje się, że do 2035 roku potencjalne korzyści z zastosowania obliczeniach kwantowych w sektorze finansowym mogą przynieść globalny zysk w wysokości nawet 600 miliardów dolarów. W celu zaspokojenia rosnącego popytu, konieczny jest rozwój dedykowanych programów edukacyjnych, dostosowanych do potrzeb rynku, w tym opracowanie wytycznych do programów studiów dotyczących programowania komputerów kwantowych.
Ponadto, obserwuje się zwiększone zainteresowanie organizacją cyklicznych szkoleń, warsztatów i hackathonów skoncentrowanych na praktycznych zastosowaniach kwantowych w różnych dziedzinach, takich jak bankowość, logistyka czy telekomunikacja. Równolegle, tworzone są również e-usługi wspierające rozwój bazy danych i społeczności użytkowników technologii kwantowych.
Dynamiczny postęp w obszarze zaawansowanych obliczeń i innowacji technologicznych niewątpliwie wskazuje na rosnące znaczenie i potencjał obliczeniach kwantowych w nadchodzących latach. Pełna komercjalizacja tej technologii planowana jest w ciągu kolejnych dziesięciu lat, otwierając drzwi do wielu przełomowych zastosowań w kluczowych sektorach gospodarki.
