Drie trends die de toekomst van high-performance computing zullen bepalen

Door: Noam Rosen, directeur EMEA, HPC & AI, Lenovo

Bij steeds meer ondernemingen is er een behoefte aan energie-efficiënte high-performance computing, een grotere toegankelijkheid van de technologie en een "partnerschap" voor kunstmatige intelligentieprojecten. Dit draagt op zijn beurt bij aan de oplossing van enkele van de grootste problemen waarmee de mensheid wordt geconfronteerd, van klimaatverandering tot overbevolking.

Deze behoeften hebben geleid tot drie belangrijke trends:

• Exascale computing - waardoor krachtige computers een nieuw niveau bereiken op het gebied van prestaties en energie-efficiëntie
• Kunstmatige intelligentie - dat in combinatie met HPC nodig is om enkele van de moeilijkste problemen van de mensheid op te lossen
• HPCaaS (High Performance Computing as a Service) - waardoor HPC toegankelijk wordt gemaakt voor een nieuw publiek.

Waarom exascale computing belangrijk is

Exascale computing overtreft de drempel van een triljoen berekeningen per seconde - dat is 1.000.000.000.000.000.000 per seconde. Deze technologie wordt alom geprezen als de voorbode van een nieuw tijdperk in high-performance computing, waardoor wetenschappers steeds efficiënter grotere inzichten kunnen verwerven, zoals het modelleren van het klimaat en het begrijpen van het menselijk brein.

Het is het toppunt van high-performance computing: net als Formule 1 (F1) racen is het een broedplaats voor nieuwe technologieën die uiteindelijk door zullen sijpelen naar een bredere markt. In de F1 werden bijvoorbeeld technologieën zoals kinetische turbolading en energieterugwinningssystemen ontworpen. Deze technologieën zie je inmiddels terug in zowel elke nieuwe productieauto.

Exascale computing richt zich, net als F1, op efficiëntie, en hoe je de best mogelijke prestaties kunt halen binnen de wetten van natuurkunde. Desalniettemin zijn er op het gebied van exascale computing nog enorme uitdagingen op het gebied van energieverbruik en duurzaamheid. Hoe bereik je het optimale prestatieniveau en blijf je tegelijk binnen de duurzaamheidsgrenzen van een datacenter? Krachtige computersystemen moeten zo efficiënt mogelijk de gewenste prestaties leveren. Hiervoor zijn efficiënte koelsystemen nodig. Zelf gebruiken we Neptune™ warmwaterkoeling, die meer dan 95% warmte afvoert en 40% minder stroom verbruikt om een rack met servers te koelen, dan traditionele luchtkoeling.

Daarnaast hebben we een ontwerpfilosofie die we omschrijven als 'exascale to everyscale', wat betekent dat de doorbraken van exascale computing doorwerken naar andere niveaus van high-performance computing. De meeste bedrijven hebben geen exascale-systeem nodig dat honderden miljoenen kost, maar kunnen bijvoorbeeld nog steeds waarde onttrekken aan petascale (slechts 1.000.000.000.000 berekeningen per seconde).

Waarom HPC gebouwd is voor AI

Wat geavanceerd onderzoek betreft, is er een samenhang tussen kunstmatige intelligentie en HPC, en de twee technologieën werken vaak symbiotisch samen. Een van de belangrijkste drijfveren voor

high-performance computing is het trainen van AI-modellen, waardoor de vraag naar rekenkracht sterk is gestegen. Er is ook een cross-over waarbij AI wordt ingezet in een traditionele HPC-workload om het onderzoek productiever te maken.

Aangedreven door HPC helpen AI en machine learning (ML) onderzoekers om enkele van de grootste problemen van de mensheid aan te pakken. Van het ontdekken van manieren om de wereldbevolking in de komende decennia te voeden tot het diagnosticeren van netvliesaandoeningen: HPC-systemen bieden universiteiten en internationale bedrijven de rekenkracht om geavanceerd AI- en ML-onderzoek te stimuleren.

Onderzoek met behulp van AI en HPC lost het probleem op van verminderde voedselopbrengsten als gevolg van de klimaatverandering. De opbrengst van voedselgewassen daalt nu al - en de wereldwijde voedselproductie zal met 50% moeten stijgen om de stijgende vraag bij te houden naarmate de bevolking groeit.

Dit betekent dat de mensheid nieuwe, efficiëntere manieren nodig heeft om voedsel te verbouwen. HPC zal centraal staan bij de oplossing van dit probleem, waarbij krachtige, efficiënte computerinfrastructuur in combinatie met AI wordt gebruikt om enorme hoeveelheden data uit bronnen zoals satellietbeelden, weerberichten en zelfs sensoren in de velden te verwerken.

In de geneeskunde kan kunstmatige intelligentie, aangedreven door HPC, een geheel nieuwe manier van ziektebehandeling mogelijk maken, waarbij AI de inzichten levert die nodig zijn om behandelingen genetisch af te stemmen op elke individuele patiënt. Gepersonaliseerde geneeskunde zal naar verwachting de manier waarop we ziekten behandelen een nieuwe wending geven, maar om het potentieel eruit te halen is een enorme hoeveelheid rekenkracht nodig.

Gemakkelijkere manieren om te consumeren

Net als op de meeste andere gebieden van informatica veranderen 'as a service'-modellen de manier waarop HPC wordt geconsumeerd en maken ze het toegankelijker voor onderzoekers over de hele wereld.

Cloud-based high-performance computing is het snelst groeiende gebied van high-performance computing, waardoor organisaties snel extra capaciteit kunnen toevoegen. Het "as a service"-model groeit sneller dan alle andere, met 15% van de markt reeds in de cloud.

Met HPCaaS kunnen klanten maandelijks betalen met een zeer minimale kapitaalinvestering, waardoor de totale kosten dalen doordat er geen overprovisioning meer nodig is. Klanten kunnen de beste en nieuwste technologie op het gebied van high-performance computing krijgen en deze vernieuwen wanneer ze verouderd zijn. Als er meer vermogen moet worden toegevoegd, hoeven klanten het alleen maar te vragen.

Hoe HPC de wereld ten goede zal veranderen

Deze trends zullen het potentieel van HPC in de komende jaren bepalen. Als het gaat om de grootste problemen waarmee de mensheid wordt geconfronteerd, van ziekten tot klimaatverandering en weersvoorspellingen, werkt HPC hand in hand met kunstmatige intelligentie om oplossingen te bieden. HPC evolueert snel, met exascale computing technologieën die nieuwe doorbraken creëren die de ontdekkingen van de toekomst mogelijk maken - en 'as a service' modellen betekenen dat deze krachtige technologie beschikbaar is voor meer onderzoekers dan ooit tevoren.