Yhdysvallat on siirtymässä uudelle supertietokoneen aikakaudelle. Prosessointitehossa on kerran vuosikymmenessä harppaus eteenpäin, millä on suuri vaikutus aloille ilmastonmuutoksen tutkimuksesta ydinaseiden testaamiseen.
Mutta tällaisten läpimurtojen yleensä aiheuttama kansallinen huijaus on todennäköisesti mykistetty. Kiina ylitti tämän virstanpylvään ensimmäisenä ja on jo hyvällä matkalla rakentamaan kokonaisen sukupolven kehittyneitä supertietokoneita, jotka eivät ole vielä käytössä muualla.
Yhdysvaltalaisten alan asiantuntijoiden mukaan edistymisestä tekee vieläkin merkittävämpää se, että Kiinan saavutus saavutettiin paikallisella teknologialla sen jälkeen, kun Washington esti pääsyn yhdysvaltalaisiin laitteistoihin, joita pidettiin pitkään tällaisten järjestelmien kannalta kriittisinä.
Yhdysvaltalainen supertietokoneiden asiantuntija Jack Dongarra sanoi, että yli kaksi vuosikymmentä vanhan Kiinan supertietokoneohjelman rakentaminen on johtanut "hämmästyttävään tilanteeseen", jossa maa johtaa nyt maailmaa.
Kehittyneimpiä supertietokoneita käytetään parantamaan erittäin monimutkaisten järjestelmien simulaatioita, esimerkiksi luomaan parempia malleja ilmastonmuutoksesta tai ydinräjähdysten vaikutuksista. Manchesterin yliopiston matematiikan professorin Nicholas Highamin mukaan niiden salainen käyttö luokitelluilla alueilla, kuten salauksen kumoaminen, tekee niistä todennäköisesti myös kansallisen turvallisuuden keskeisiä työkaluja.
Kiinassa oli jo enemmän supertietokoneita maailman tehokkaimpien tietokoneiden Top 500 -listalla kuin missään muussa maassa – 186 verrattuna Yhdysvaltojen 123:een. Nyt voittamalla Yhdysvallat alan seuraavaksi suureksi läpimurtoksi ja suunnittelemalla tällaisten koneiden valtavan määrän se pystyy tarttumaan tietojenkäsittelyn korkeaan asemaan tulevina vuosina.
Kiinan läpimurto on tullut kilpailussa rakentaa niin kutsuttuja eksakokoisia supertietokoneita, järjestelmiä, jotka pystyvät käsittelemään 10 - 18 laskutoimitusta sekunnissa. Tämä tekee niistä tuhat kertaa nopeampia kuin ensimmäinen petaflop-järjestelmä, joka edelsi niitä yli kymmenen vuotta sitten.
Viime kuukausina Yhdysvaltain energiaministeriön Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa Tennesseessä on koottu ja testattu ensimmäinen kolmesta maahan suunnitellusta eksaasteikkojärjestelmästä. Jos väistämättömät "virheet" korjataan, exascale-tietokoneiden saapuminen Yhdysvaltoihin voidaan vahvistaa toukokuun lopussa julkaisemalla kahdesti vuodessa Top 500 -listauksen listaa ylläpitävän Dongarran mukaan.
Kiinan ensimmäinen exascale-järjestelmä on sitä vastoin ollut käytössä yli vuoden, ja sen jälkeen on liittynyt toinen, Aasian teknologiatietoohjelman johtajan David Kahanerin äskettäin pitämän esityksen mukaan. Hänen tutkimuksensa on laajalti mainittu arvovaltaisin.
Kiina ei ole virallisesti paljastanut, että sillä on kaksi eksaasteikkojärjestelmää. Mutta niiden olemassaolo vahvistettiin viime vuoden lopulla, kun koneilla suoritettu tieteellinen tutkimus osallistui Gordon Bell -palkinnon saajaksi, ja yksi paperi palkittiin kansainvälisessä supertietokonekilpailussa.
Maalla, jolla on edistyneimmät supertietokoneet, on selvä etu maanpuolustuksessa vastustajiinsa nähden, sanoi Horst Simon, joka oli viime aikoihin asti Yhdysvaltain energiaministeriön Lawrence Berkeleyn kansallisen laboratorion apulaisjohtaja.
Kiinan päätös olla vahvistamatta virallisesti supertietokoneiden läpimurtoaan on poikkeama alan vuosikymmeniä kestäneestä historiasta, jossa tiedemiehet yleensä puhuvat avoimesti saavutuksistaan ja maat ovat nopeasti vaatineet kerskausoikeuksia huippukoneille. Asiantuntijoiden mukaan salailu on saattanut estää Yhdysvaltojen tulevat kostotoimet.
Washington määräsi kohdistettuja pakotteita viittä supertietokoneisiin osallistuvaa kiinalaista organisaatiota vastaan vuonna 2019, minkä jälkeen vuosi sitten annettiin uusi kierros seitsemää muuta ryhmää vastaan. Toinen aalto otettiin käyttöön kuukausi sen jälkeen, kun Kiinan ensimmäinen eksaasteikkojärjestelmä oli käynnistetty.
Aiempi Kiinan yritys murtaa eksamittakaava oli tukeutunut yhdysvaltalaisen siruvalmistajan AMD:n teknologiaan, mikä jätti sen alttiiksi Yhdysvaltojen kaupan rajoituksille. Sen sijaan sen nykyiset kaksi exascale-järjestelmää perustuvat kotimaisiin siruihin. Kahdessa uudessa jättiläisjärjestelmässä käytettyjen sirujen paikalliset kehittäjät – Tianjin Phytium Information Technology ja Shanghai High-Performance Integrated Circuit Design Center – olivat molemmat viime vuoden Yhdysvaltain pakotelistalla.
"Mielestäni on melko vaikuttavaa, että he pystyivät ottamaan käyttöön omaan tekniikkaansa perustuvan järjestelmän hyvin lyhyessä ajassa", Dongarra sanoi. Hän lisäsi, että on epäselvää, valmistettiinko sirut Manner-Kiinassa - joka on vielä vuosia jäljessä maailman edistyneimpien siruvalmistajien vastaavuudesta - vai Taiwanissa.
Kiina on rakentanut kotimaista teollisuutta supertietokoneiden ympärille jo vuosia. Ensinnäkin se järkytti tärkeimmät kilpailijansa Yhdysvalloissa ja Japanissa vuonna 2000, kun se julkisti tuolloin maailman nopeimman koneen. Mutta eksamittakaavan tietojenkäsittelyn aikakauden kynnyksellä voisi olla mahdollisuus tarttua selkeämpään johtoon.
Yhdysvalloilla on työn alla kolme eksaasteikkojärjestelmää, kun taas Kiinan tavoitteena on saada 10 järjestelmää vuoteen 2025 mennessä Kahanerin mukaan. Hänen tutkimuksensa osoittaa, että kiinalaiset yritykset ovat nyt keskittyneet enemmän kotimaiseen kilpailuun kuin siihen, mitä heidän kansainväliset kilpailijansa tekevät. Kahanerin mukaan Yhdysvaltojen pitäisi harkita Kiinan johtavaa kansallista superlaskentakeskusta Wuxissa koskevien pakotteiden lieventymistä, kun kuilu avautuu näiden kahden maan välille, toivoen "syvempi näkemys näihin [kiinalaisiin] järjestelmiin".
Huolimatta Kiinan johtoasemasta laitteistossa, Kahaner ja muut pitävät Yhdysvaltain kykyjen laajuutta vahvuutena, erityisesti mitä tulee ohjelmistoihin. Puolet Yhdysvaltain energiaministeriön kolmen eksakokoisen tietokoneen 3,2 miljardin dollarin kustannuksista johtuu vuosikymmenen kestäneestä yrityksestä kirjoittaa ohjelmia, jotka toimivat uudella laskenta-arkkitehtuurilla. Myös kiinalainen edistyneen matematiikan tutkimus näkyy harvoin supertietokoneisiin liittyvillä aloilla, Higham sanoi.
Kahaner sanoi kehotuksestaan lisätä Kiinan ja Yhdysvaltojen välistä yhteistyötä: "Pääsy uusiin järjestelmiin mahdollistaa kokeilun, mikä hyödyttää kaikkia osapuolia. Parhaimmillaan, turvallisuuden ja reilun/tasapainoisen kilpailun mukaisesti, suurempi pääsy on parempi."
Mutta koska Kiina ei ole vielä tunnustanut julkisesti uutta superlaskentakykyään ja Yhdysvallat vaatii edelleen sanktioita Kiinaa vastaan yrittääkseen rajoittaa sen nousua teknologiavoimana, tämä saattaa jäädä kaukaiseksi toivoksi.
