当今的 HPC 格局是快速增长、变化的。整体市场已飙升至348 亿美元，预期的发展将推动持续扩张。从新冠疫情的后遗症和不断增长的跨学科工作到不断提高的技术进步，我们已经进入了 HPC 的新范式。事实上，IEEE 计算机协会 (CS) 最近预测，“用于开发和部署下一代计算组件、系统和平台的新软件将以节能和可靠的方式向边缘和远边缘具有强大能力的计算连续体过渡”。

这对 2023 年的 HPC 意味着什么？简而言之，这些转变已经让位于五个关键趋势，这些趋势将激发关键技术的研究、开发和商业化：

1. 百亿亿次级计算。我们牢牢扎根于百亿亿次级时期。事实上，Hyperion Research预测，到 2027 年，全球公认的百亿亿次级系统的价值将达到 100 亿美元。

“我们现在正处于受益于在多个不同地方使用大量处理的科学影响的时代，”伊利诺伊大学国家超级计算应用中心 (NCSA) 和伊利诺伊大学 Blue Waters 主任比尔克莱默指出， SC22 会议副主席。“我们将看到保真度大大提高（例如网格分辨率提高、粒子数量增加、代理行为更复杂）和/或时间步长增加带来的重大改进，因为有更多的计算能力可以解决这些问题以及更复杂的算法和数据流。”

2. 具有 AI 和 ML 的 HPC。一段时间以来，社区一直在通过将人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 融入 HPC 模型来突破界限。我们看到这些集成在某些环境中更加普遍，并且已经让位于技术探索的新机会。

“我们看到了硬件技术的进步。科技公司正在构建功能更强大的 GPU 以及构建专用 AI 计算硬件的公司，我们正在寻找使用它的新方法，”劳伦斯利弗莫尔国家实验室和 SC23 的经理兼计算机科学家 Jamie Van Randwyk 分享道财务主席。“随着技术的进步，人们开发了新的软件并接受了分析，现在硬件技术和软件更有效地集成在一起，可以在合理的时间内运行。这带来了很大的潜力。”

3. 量子计算。这已经等了很长时间了，但随着量子计算从理论概念到 HPC 应用，我们开始意识到真正的发展。我们正处于量子时代的开端。

展望未来五年，围绕如何采用量子设备并将其整合到更传统的计算环境中进行大量工作；编写具有传统部分的程序，然后调用量子资源作为一种加速器；然后利用传统科学工作流程中的信息。

4. 便携性能和生产力。为了提高效率和可扩展性，人们越来越重视这些领域。如果为一台机器开发科学软件，那么希望能够将相同的实现应用到另一台机器上并从中获得良好的性能和准确性，而无需做大量的移植工作。

当我们考虑向系统中添加更多非传统计算设备（如神经形态处理器和量子组件）时，性能可移植性将成为一个重要方面。你希望应用程序开发人员（他们可能不是职业程序员，而是物理学家或化学家）专注于他们的科学，并且仍然能够在他们可用的任何系统上运行他们的软件，并获得良好的性能和科学上等效的结果。

5.跨学科协作。以便携性能和生产力为重点，跨学科协作继续攀升是有道理的。新冠肺炎流行只是加速了一种已经渗透了相当长一段时间的趋势。正如橡树岭国家实验室国家计算科学中心主任吉娜·图拉西 (Gina Tourassi) 在 SC22 上总结的那样，采用这种专注、合作的方法取得的成果远远超出了最初的预期结果。她指出了能源部与领导力计算设施之间的工作及其与国家癌症研究所的战略伙伴关系：

“这些合作伙伴关系的意外后果是，我们一直在开发和部署的模型，即完全针对癌症临床数据量身定制的人工智能模型，在新冠肺炎流行期间发现了利用这些具有完全不同数据集的人工智能模型的即时转化，加速寻找有希望的治疗目标的过程，”Tourassi 评论道。“所以，这些是伙伴关系、合作和思想交流的一些令人兴奋的事情；我们通常从脑海中的一些灵感开始，而且它可以远不止于此。”

2023 年有望带来 HPC 的进一步发展，研究将使百亿亿次级技术民主化；实现量子探索；为新形式的分析引入 AI 和 ML 算法；调查便携式性能和生产力；并强调跨学科合作。行业合作伙伴将继续通过开发解决方案来支持 HPC，这些解决方案能够推动思想的发展及其在新环境中的应用。

然而，这些发展只是触及了 2023 年 HPC 真正潜力的皮毛。这是计算机科学和工程领域的激动人心的时刻，这是所有人的心声。随着时间的推移，我坚信我们将看到许多里程碑的实现。

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