Süper bilgisayarlar ufukta!
Dünyada birçok farklı alanda kullanılan süperbilgisayarların, hız ve kapasiteleri kadar sayıları da artıyor. Buna bağlı olarak, süperbilgisayarların kullanım alanı bulduğu bilimsel ve tıbbi araştırma süreçlerinin de hızlanması, büyük ölçekli akıllı dijital altyapıların daha yüksek verimle çalışması, uzay araştırmaları, analitik, makine öğrenimi gibi dallarda da önemli avantajlar elde edilmesi bekleniyor.
Genel amaçlı, iş bilgisayarları ya da kişisel bilgisayarlara göre çok daha yüksek veri işleme kapasitelerine sahip olan, binlerce hatta onbinlerce işlemcinin bir arada kullanıldığı süperbilgisayarlar kritik öneme sahip. Uzun ve titiz bir inşa süreci gerektiren süperbilgisayarlar özellikle devlet kuruluşlarında, araştırma merkezlerinde, üniversitelerde, kompleks endüstriyel alanlarda, büyük veri analitiği ve yapay zeka temelli kritik çalışmalarda kullanılıyor. Süperbilgisayarlar uzay araştırmaları, iklim araştırmaları, nükleer araştırmalar, ultra güvenlik gerektiren uygulamalar, çok yüksek boyuttaki verilerin işlenmesi ve değerlendirilmesi alanlarında önemli rol oynuyor.
Süperbilgisayarların performansı genel maksatlı bilgisayarlara göre oldukça farklı ölçeklerde değerlendiriliyor. Örneğin günümüzde modern bir süperbilgisayar saniyede katrilyonlarca işlem gerçekleştirebiliyor. İlk süper bilgisayar olan ve 1964 yılında hizmete giren ve sahip olduğu tek işlemci ile saniyede 3 milyon hesaplama yapabilen CDC 6600’ün işlem kapasitesi o zaman için başdöndürücü olsa da, aslında bugünün modern bir akıllı cep telefonunun yanında neredeyse ‘solda sıfır’ kalıyor.
Esasen süperbilgisayarlarda genel maksatlı bilgisayarlarda kullanılan işlemciler kullanılıyor. Ancak süperbilgisayarlar bu işlemcilerin binlercesi bazen onbinlercesini özel amaçlara göre bir arada uyumla çalışacak şekilde bir araya getiriyor.
Şimdilik Dünyanın en hızlısı: Frontıer
Günümüzde süperbilgisayarlar kod isimleri ile anılıyor. 2018 yılı sonu itibarı ile dünyadaki en hızlı süperbilgisayar ünvanını alan ve hâlâ taşıyan Summit, bu ünvanı yakında kaybedecek. Çünkü AMD ve Cray tarafından, ABD hükümeti için inşa edilen Frontier dünyanın en hızlı süperbilgisayarı olarak 2021 yılında tamamlanacak. Frontier’in bir saniyede HD kalitesinde 100.000 filme eşit veriyi işleyebilecek kapasiteye sahip olması bekleniyor.
Süper bilgisayarların işlem kapasiteleri sözkonusu olduğunda kullanılan birim ve ölçekler de hayli farklı. Yakın zamana kadar süper bilgisayarlar en üst seviyedeki temsilcileri için işlem kapasitesi konuşulduğunda petaflop’lar ölçü birimi olarak ele alınıyordu. 1 petaflop kapasitesi, saniyede bir katrilyon kayan nokta işleminin yapılabildiği anlamına geliyor. En yüksek performanslı süperbilgisayarların yeni kapasite ölçeği olan eksaflop ise petaflopun da bin katı işlem kapasitesi anlamına geliyor. 2021’de hizmete girecek olan Frontier süperbilgisayar, 1,5 eksaflop, yani saniyede 1,5 kentilyon kayan nokta işlemini yapabilecek kapasiteye sahip olacak.
Diğer yandan, sahip oldukları ultra yüksek performans süper bilgisayarları birer enerji tüketim canavarı haline getiriyor. Sistemlerin çalışmasının yanında, ihtiyaç duyulan sürekli soğutma işlemleri için de yüksek miktarda enerji gerekiyor. Tüm dünyada sürdürülebilirlik konusundaki farkındalık arttıkça, süperbilgisayarlar kategorisine yeni katılan üyeler öncekilere göre işlem güçlerine oranla daha az enerji tüketir hale geliyor. Süperbilgisayarlar alanında daha hızlı ve daha çevreci olma savaşları 2020’de de devam edecek.
Bilgi işlemde 'kuantum sıçraması'
Teknoloji dünyasında süperbilgisayarların giderek yükselmekte olan kapasitelerini de aşan gelişmeler de yaşanıyor: Kuantum bilgi işlem. Halen emekleme aşamasında olan kuantum bilgisayarların birçok alanda yeni olanaklar sunması bekleniyor.
Süperbilgisayarlar da dahil olmak üzere klasik bilgi işlemde en küçük veri birimi ‘bit’ olarak adlandırılıyor. Bir bit, ya 1 ya da 0 ile ifade edilen açık ya da kapalı anahtar işlevi görüyor. İşlemciler en karmaşık hesaplamaları bile temelde 1 ve 0’lardan oluşan diziler üzerinde gerçekleştiriyor.
Kuantum işlemcilerde ise en küçük birimin ya 1 ya da 0 olması gibi bir kısıtlama sözkonusu değil. ‘kübit’ yani ‘kuantum bit’ adını alan en küçük işlem birimi için değer 1 ve 0 olabildiği gibi, aynı anda hem 1 hem de 0 değerlerinde de olabiliyor.
Google, 23 Ekim 2019’da yaptığı açıklama ile bu alanda yaptığı çalışmalarda ‘kuantum üstünlüğü’ hedefine ulaştığını ilan etti. Google, geliştirdiği Sycamore kuantum işlemcisi ile, halihazırda dünyanın en hızlı süperbilgisayarı olan Summit’in 10 bin yılda ancak gerçekleştirebileceği spesifik bir işlemi sadece 200 saniye gibi bir sürede sonuçlandırmıştı. Böylece kuantum bilgi işlem alanında onyıllardır süren çalışmalarda en ciddi adımlardan biri atılmış oluyordu.
Kuantum bilgisayarların ölçeklenebilir şekilde çalışması, işlemlerdeki hata oranlarının daha da düşmesi ve bu yeni sahada temel taşı niteliğindeki teknolojilerin olgunlaşması için bir süre daha beklemek gerekecek. Kuantum bilgisayarların birçok alanda vaat ettikleri faydaları sunmaya başlamaları için birkaç on yıl daha beklemek gerekebilir. Yine de her geçen yıl bu alanda önemli atılımlara sahne olacak.
Kuantum bilgisayarlar alanında çalışmalar yürüten bir diğer teknoloji devi olan IBM’in uzmanları ise Google’ın çabalarını takdir etmekle birlikte itirazlarını da aynı işlemin Summit süperbilgisayar tarafından onbinlerce yıl değil, sadece 2.5 günde tamamlanabileceğini söyleyerek dile getirdi. IBM uzmanları kuantum bilgisayarların süperbilgisayarlar karşısında mutlak üstünlük kurmak yerine, bir arada birbirine güç vererek kullanılacağını, dolayısıyla ‘kuantum üstünlüğü’ yerine ‘kuantum avantajı’ kavramının daha uygun olacağını da vurguladı.
Teknoloji sektörünün Google ve IBM gibi dev şirketleri hızla gelişen bu alanda bir rekabet içerisinde. Çin ve ABD’nin gerisinde kalmak istemeyen Avrupa Birliği, 2016 yılında başlattığı ‘Kuantum Amiral Gemisi’ kod adı verilen, kamu araştırma kurumlarının yanı sıra endüstriden oyuncuların da dahil olduğu araştırma geliştirme programına bir milyar Euro’luk kaynak ayırdı. AB’nin kuantum programı, kuantum simülasyonlar, kuantum duyu ve ölçü bilim, kuantum iletişim ve temel kuantum bilimleri olarak beş temel başlık üzerinde belirlenen hedeflere varmak üzere çalışıyor. Rusya ise kısa süre önce, gelecek beş yıl içindeki kuantum bilgi işlem araştırmaları için yaklaşık 800 milyon dolar harcayacağını duyurdu. Öyle görünüyor ki, küresel çapta devam eden kuantum rekabet 2020’den itibaren hızlanarak devam edecek.