ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) は、エネルギー部門を支援する上で重要になっており、複雑なデータの分析、複雑なプロセスのシミュレーション、および運用の最適化を可能にします。 HPC は非常に強力ですが、進化を続け、計算能力に対する指数関数的な需要に対応するため、いくつかの課題に直面しています。ムーアの法則の終焉がますます近づく中、HPC ソリューション プロバイダーである Red Oak Consulting の創設者である Owen Thomas 氏は、HPC が常にクラウドに移行するにつれて、エネルギー部門は引き続き繁栄すると主張します。

1965 年にゴードン ムーアによって定式化されたムーアの法則は、集積回路チップの XNUMX 平方インチに配置されるトランジスタの数が XNUMX 年ごとに XNUMX 倍になり、計算能力が指数関数的に増加すると予測しました。この法律は、特にエネルギー分野における HPC の発展とクラウド コンピューティングの進化に重大な影響を及ぼし、現代テクノロジーの状況を形作ってきました。

ムーアの法則が終わりに近づいていることは現在ではよく認識されています。その定式化以来、予測モデルで使用される計算能力の量は約 1 兆倍増加しており、これらの高性能モデルをさらに改善するには、指数関数的により多くの計算能力が必要です。これがないと、必要な精度の向上が減少します。しかし、HPC コンピューティングに関与する半導体チップの増加によりコストが上昇し、利用可能なスペースが縮小しているため、石油やガスから再生可能エネルギーまでのエネルギーを含むすべてのセクターが新たなジレンマに直面しています。

マッキンゼーは次のように推定しています 世界の電力消費量は3倍になる エネルギー供給業者は、より持続可能な方法でエネルギーを生成、貯蔵し、消費者に輸送できる新技術の開発に取り組んでいます。気候変動の影響により、エネルギー使用量とエネルギー無駄の削減が緊急性を増しているため、エネルギー業界は、大規模な影響と成果を推進するためにイノベーションを加速しています。人工知能 (AI)、高度な分析、2050D イメージング、HPC によってサポートされるモノのインターネット (IoT) はすべて、より持続可能な経路へのスムーズな移行を確実にするためのエネルギー生産に貢献しています。

エネルギー分野での HPC の実践
石油およびガス業界では、HPC は現代の科学研究に広く使用されており、天気予報、地震画像、遺伝子解析など、応用できる分野の数は増え続けています。石油採掘では HPC を利用してプロセスの効率と精度を向上させることができるため、鉱山会社は巨額の資金を節約でき、この市場での競争上の優位性が高まります。

スーパーコンピューターで実行される高度なアルゴリズムは膨大な量のデータを処理できるため、地球科学者はより高い精度と解像度で詳細な地下地図を作成できます。この機能により、探査作業の成功率が向上し、掘削のリスクが軽減され、資源抽出が最適化されます。さらに、HPC は貯留層シミュレーションを容易にし、エンジニアが地下地層内の流体の流れの挙動を予測できるようにします。さまざまな生産シナリオをシミュレーションすることで、企業は坑井の配置、抽出技術、貯留層管理戦略を最適化できます。これらのシミュレーションは、水圧破砕に関連する地盤力学的複雑性を理解するのにも役立ち、より安全で持続可能な採掘作業が可能になります。

HPC はまた、気象パターン、エネルギー需要の変動、送電網の運用のモデリングにおいて、再生可能エネルギー分野に大きな影響を与えています。 HPC を活用した気象予測モデルは、再生可能エネルギーの発電可能性を正確に予測し、電力会社が太陽光発電と風力発電の送電網への統合を最適化するのに役立ちます。発電を需要パターンに合わせて調整することで、送電網運営者は、MIoT (Massive Internet of Things) を通じて送電網の安定性を高め、制限を最小限に抑え、再生可能エネルギーの利用を最大化できます。

さらに、HPCは火力発電所、原子炉、スマートグリッドなどの発電・配電システムの最適化にも貢献します。高度なシミュレーション ツールを使用すると、エンジニアはより効率的なタービン、ボイラー、冷却システムを設計できるため、エネルギー損失と環境への影響を軽減できます。さらに、HPC によって強化されたリアルタイムの監視および制御システムは、グリッドの復元力を強化し、停止、変動、さらにはサイバー脅威への迅速な対応を可能にします。

スケーラビリティが鍵となる
ムーアの法則によって推進されるスケーラビリティと費用対効果は、クラウド コンピューティングの発展に大きな影響を与えてきました。より多くのトランジスタをチップ上に実装できるようになったことで、ハードウェアがより強力で手頃な価格になり、クラウド サービス プロバイダーが堅牢なコンピューティング リソースを低コストで提供できるようになり、クラウド コンピューティングでは仮想化とオンデマンドのリソース割り当ての原則が活用されます。ムーアの法則の背後にあるテクノロジーとイノベーションにより、クラウド プロバイダーはインフラストラクチャを継続的に強化できるようになり、エネルギー会社は必要に応じてスケールアップまたはスケールダウンできるようになりました。

さらに、半導体技術の急速な進化により、クラウドサービスの革新も加速しています。クラウド プロバイダーは、最新のハードウェアの進歩を活用して、新しく改善されたサービスをユーザーに提供できます。この継続的なイノベーションのサイクルにより、クラウド プラットフォームの俊敏性が向上し、テクノロジーの状況の変化に適応できるようになります。

HPC とクラウドの成長はムーア氏の予測と一致していますが、物理的な限界や小型化による利益の減少などの課題に直面しています。トランジスタが原子スケールに近づくにつれ、進歩のペースを維持するには量子コンピューティングなどの代替技術が必要になる可能性があります。

ムーアの法則の影響
そうなると、利用可能な計算能力の限界に近づいていると考えるのも無理はないようです。しかし、必ずしもそうではありません。実際、私たち全員が効率と成果を向上させるために持っているツールをうまく活用している限り、クラウドは今後もあらゆるセクターにわたって HPC の影響を実現するための主要な触媒であり続けるでしょう。

その多くはトレーニングに依存し、多くは資金調達にも依存しますが、重要なのは、真の力がどこにあるか、ペタバイトのデータがミリ秒単位で処理される場所を理解することです。これは私たち自身のレポートにも反映されています。 「HPC ミックスへのクラウドの組み込み」、 ここでは、HPC とクラウドについて詳しく説明します。

時間の経過とともに、必要とされるサポートの性質も同様に進化します。ただし、重要なことは、エネルギー部門が HPC とともに進化するにつれて、HPC の利点を実現するために最適な使用と電力を得るサポートが必要になるということです。そして、すべてにもかかわらず、ムーアの法則は依然としてエネルギー部門に、演算能力を強化して事業者の効率を向上させ、同様に消費者が簡単に利用できるようにするための新しい方法を検討するよう導いています。

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• 情報源： https://envirotecmagazine.com/2024/02/19/comment-the-energy-sector-will-continue-to-thrive-through-hpc-even-as-moores-law-comes-to-an-end/