דוח SIAM חדש בוחן את האתגרים העומדים בפני עתיד מדעי החישוב » בלוג CCC

בשנת 2023, האגודה למתמטיקה תעשייתית ויישומית (SIAM), חברה מקצועית קשורה לחברה ב-CRA, הזמינה צוות משימה לגבש חזון אסטרטגי לאתגרים המתעוררים בעתיד של מדעי החישוב. מוקדם יותר החודש פרסם כוח המשימה את הדו"ח שלו, שכותרתו העתיד של מדעי החישוב. CCC נרגשת להדגיש את החשיבות והעדכנות של דו"ח זה שבו נושאים רבים מאושרים על ידי פעילויות החזון והדוחות שלנו. 

כפי שצוטט בדו"ח, ארצות הברית הייתה המובילה הבלתי מעורערת בתחום המחשוב והמדעי החישוב המתקדמים. צוות המשימה קובע כי בשנים האחרונות מנהיגות זו מאותגרת על ידי יריבות אסטרטגיות. הדו"ח Future of Computational Science נוצר כדי לטפל בדרכים להתגבר על אתגרים משמעותיים כדי להבטיח המשך מנהיגות אמריקאית.

דו"ח זה מדגיש את החשיבות ההולכת וגוברת של שיתוף פעולה בין-תחומי. פריצות דרך במדעי החישוב נובעות לעתים קרובות משיתוף פעולה בין מומחים מתחומים מגוונים, אשר מטפח חדשנות ומניע התקדמות.

טיפוח הדור הבא של מדעני חישוב חיוני גם לשמירה על התקדמות בתחום המחשוב. צריכות להיות תוכניות חינוכיות חזקות ויוזמות לפיתוח כוח אדם כדי לצייד את הדורות הבאים עם הכישורים הדרושים להתמודדות עם אתגרים מתעוררים.

פריטים אחרים מדגישים את ההשלכות האתיות של מחקר חישובי, דוגלים בפרקטיקות אחראיות, שקיפות ואחריות כדי להבטיח שההתקדמות הטכנולוגית תועיל לחברה כולה.

חדשנות וגילוי, השפעה חברתית ואתגרים גלובליים

מספר תחומים בדוח זה מאירים אור על שלוש נקודות: 

חדשנות וגילוי: על ידי טיפוח שיתוף פעולה בין-תחומי ואימוץ טכנולוגיות מתפתחות, מדעני חישוב יכולים לפתוח גבולות חדשים של ידע ולהניע חדשנות בתחומים שונים.

השפעה חברתית: ככל שמדע החישוב ימשיך להתקדם, השפעתו על החברה רק תגדל. יש לתעדף שיקולים אתיים כדי להבטיח שההתקדמות הטכנולוגית תתבסס באחריות ובשוויון.

אתגרים גלובליים: משינויי אקלים ועד שירותי בריאות ועד אבטחת סייבר ומעבר לכך, למדעי החישוב יש תפקיד חיוני בטיפול באתגרים גלובליים. על ידי מינוף כלים וטכניקות חישוביות, חוקרים יכולים לפתח פתרונות לבעיות מורכבות המשפיעות על האנושות כולה.

הממצאים העיקריים בדו"ח כוללים:

1. חוקרי מחשוב וסוכנויות מימון צריכים להתמקד בהקמת תוכניות מדעי החישוב מקיפות יותר. משמעות הדבר היא הקדשת כספים, כוח אדם ותשתיות לתמיכה במחקר מדעי ופתרון בעיות באמצעות שיטות חישוביות. תוכנית אחת כוללת את פרויקט המחשוב Exascale של משרד האנרגיה (DOE), הממוקם במעבדה הלאומית Oak Ridge. פרויקט זה מבקש להכין מדענים ומתקני מחשוב ל-exascale, רמה של מחשוב-על המסוגלת לחישוב נקודה צפה exaFLOPS אחת לשנייה לפחות כדי לתמוך בעומסי עבודה נרחבים. כדי לנצל באופן מלא את טכנולוגיית ה-ECP והחומרה העתידית, על התוכנית להתקדם הן במתמטיקה יישומית והן במדעי המחשב. זה יכול לכלול פיתוח אלגוריתמים, שיטות מספריות וכלי תוכנה המותאמים לסביבות מחשוב בעלות ביצועים גבוהים.
2. בנוסף למינוף ההתקדמות הנוכחית, תוכנית המחשוב Exascale צריכה לצפות ולהתכונן להתפתחויות עתידיות בתחום מחשוב בעל ביצועים גבוהים. זה כולל השקעה במחקר ופיתוח כדי להפיק תועלת משיפורי החומרה הקרובים. שיתוף הפעולה מודגש כחיוני להצלחה. התוכנית צריכה לטפח שותפויות בין מתמטיקאים שימושיים, מדעני מחשב ומדעני יישומים. גישה רב-תחומית זו מבטיחה שפתרונות חישוביים מותאמים ביעילות להתמודדות עם אתגרים לאומיים קריטיים בתחומים שונים.
3. המדינה דורשת מערך מקיף של השקעות כדי להבטיח קידום מתמשך של טכנולוגיות מחשוב בעלות ביצועים גבוהים. חשוב לא רק להשיג מחשוב בקנה מידה גבוה, אלא גם להבטיח שהפיתוח של יכולות כאלה יתרחב עוד יותר כדי לעמוד בדרישות המתמשכות והמשתנות של המדינה בתחום מדעי החישוב המתקדמים.
4. השקעה בטכנולוגיות מחשוב אלטרנטיביות כמו מחשוב נוירומורפי ומחשוב קוונטי חיונית כדי להתמודד עם אתגרים משמעותיים בעתיד שארכיטקטורות מחשבים קונבנציונליות לא יוכלו לעמוד בהן. מחשוב נוירומורפי נוצר בהשראת המבנה והתפקוד של המוח האנושי. מטרתו היא לפתח מערכות מחשב המחקות את הרשתות העצביות של המוח, המאפשרות עיבוד יעיל וגמיש יותר של מידע, במיוחד במשימות הקשורות לזיהוי דפוסים, למידה והתאמה. מחשוב קוונטי מנצל את עקרונות מכניקת הקוונטים לביצוע חישובים. למחשבים קוונטיים יש פוטנציאל לפתור סוגים מסוימים של בעיות בצורה אקספוננציאלית מהר יותר ממחשבים קלאסיים, במיוחד בתחומים כמו קריפטוגרפיה, אופטימיזציה וסימולציה.
5. ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, מכשירים ומתקנים מדעיים מייצרים מערכי נתונים גדולים ומורכבים יותר ויותר. כדי להמשיך להתקדם, מדענים יצטרכו גישה לכמויות אדירות אלו של נתונים. עם זאת, פעולה זו תדרוש השקעות משמעותיות בתשתיות, משאבים וטכנולוגיה כדי לאסוף, לנהל, לנתח ולפרש ביעילות את זרמי הנתונים הללו. 
6. לבינה מלאכותית ולמידת מכונה יש פוטנציאל משמעותי לחולל מהפכה בתהליכי מחקר מדעיים. טכנולוגיות אלו יכולות לשפר היבטים שונים של מחקר, כולל ניתוח נתונים, זיהוי דפוסים ויצירת השערות. עם זאת, מימוש מלא של הזדמנויות אלה ידרוש השקעות משמעותיות במתמטיקה ובמחשוב.

צומת עם יוזמות CCC האחרונות

דוח זה מחזק חלק מהנושאים שה-CCC מתעניין בהם או עובד עליהם, כמו כוח המשימה של ה-Full Stack. כוח משימה זה מתמקד בכל מה שנכנס למערכת ממוחשבת, וכיצד הטכנולוגיות הללו מתממשקות עם משתמשים ומפתחים. שיחות סביב מחשוב אקסקלוסיבי, מחשוב קוונטי ונוירומורפי הם בין הדיונים הרבים בקבוצה. למעשה, אחד מחברי כוח המשימה ב-Full Stack, ביל גרופ מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין, מכהן במועצת ה-CCC ומומחה במיחשוב בקנה מידה גדול, שם הוא עובד על טכנולוגיה זו. 

אירועים כמו The Community Driven Approaches to Research in Technology & Society (CDARTS) חולקים מטרות דומות כמו הדו"ח הזה כדי לקרב בין חוקרים בתחום המחשוב לבין הקהילות המושפעות מההשפעות של מערכות בינה מלאכותית. סדנת CDARTS התמודדה עם האופן שבו מחקר מחשוב יכול לתמוך בצרכים שלהם ובשיטות העבודה המומלצות לשיתוף פעולה.

CCC גם סיימה זה עתה סדרה בת 6 שולחנות עגולים על ביסוס פרקטיקות מומלצות בין-תחומיות לחקר מחשוב, הרלוונטית לאזכורים הרבים בדו"ח על הצורך הדחוף בשיתופי פעולה בין-תחומיים. CCC תפרסם דוח משותף עם CRA בנושא בחודשים הקרובים.

CRA ו-SIAM מחוברים בדרכים רבות. יו"ר כוח המשימה של SIAM ברוס הנדריקסון מהמעבדה הלאומית של לורנס ליברמור היה צודק נבחר למועצת המנהלים של CRA. מרי הול, מנהלת בית הספר למחשוב באוניברסיטת יוטה, כיהנה גם היא בכוח המשימה והיא מועצת המנהלים של CRA, בזמן שכיהנה בוועד הפועל של CRA. קרא את הדוח המלא של כוח המשימה של SIAM כאן.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://feeds.feedblitz.com/~/874676597/0/cccblog~New-SIAM-Report-Explores-the-Challenges-Facing-the-Future-of-Computational-Science/