2023 年、CRA の関連専門学会メンバーである工業応用数学協会 (SIAM) は、計算科学の将来に生じる課題に向けた戦略的ビジョンを策定するタスクフォースを委託しました。今月初め、タスクフォースは次のタイトルの報告書を発表した。 計算科学の未来。 CCC は、多くのテーマが当社のビジョン活動とレポートによって確認されているこのレポートの重要性と適時性を強調したいと考えています。
報告書で引用されているように、米国は先進的なコンピューティングと計算科学において疑いの余地のないリーダーでした。特別委員会は、近年そのリーダーシップが戦略的ライバルによって挑戦されていると述べている。 「計算科学の将来」レポートは、米国の継続的なリーダーシップを確保するために重要な課題を克服する方法を検討するために作成されました。
この報告書は、学際的な協力の重要性が増していることを強調しています。計算科学におけるブレークスルーは、多くの場合、さまざまな分野の専門家間のコラボレーションから生まれ、それがイノベーションを促進し、進歩を推進します。
次世代の計算科学者の育成も、コンピューティング分野の進歩を維持するために不可欠です。将来の世代に新たな課題に取り組むために必要なスキルを身につけさせるための、強力な教育プログラムと労働力開発の取り組みが必要です。
他の項目では、計算研究の倫理的影響を強調し、技術の進歩が社会全体に利益をもたらすことを保証するための責任ある実践、透明性、説明責任を提唱しています。
イノベーションと発見、社会への影響、そして地球規模の課題
このレポートのいくつかの分野では、次の 3 つの点に焦点を当てています。
イノベーションと発見: 学際的なコラボレーションを促進し、新たなテクノロジーを採用することで、計算科学者は知識の新たなフロンティアを開拓し、さまざまな領域にわたってイノベーションを推進できます。
社会への影響: 計算科学が進歩し続けるにつれて、社会への影響は増大する一方です。技術の進歩が責任を持って公平に確立されるようにするには、倫理的考慮を優先する必要があります。
地球規模の課題: 気候変動から医療、サイバーセキュリティなどに至るまで、計算科学は地球規模の課題に対処する上で重要な役割を果たしています。計算ツールや技術を活用することで、研究者は人類全体に影響を与える複雑な問題の解決策を開発できます。
報告書の主な調査結果は次のとおりです。
- コンピューティング研究者と資金提供機関は、より包括的な計算科学プログラムの確立に注力する必要があります。これは、計算手法を使用した科学研究と問題解決をサポートするために資金、人員、インフラストラクチャを投入することを意味します。プログラムの 1 つは、オークリッジ国立研究所にあるエネルギー省 (DOE) のエクサスケール コンピューティング プロジェクトです。このプロジェクトは、膨大なワークロードをサポートするために 1 秒あたり少なくとも 1 回のエクサ FLOPS 浮動小数点計算が可能なスーパーコンピューティングのレベルであるエクサスケールに向けて科学者とコンピューティング施設を準備することを目指しています。 ECP テクノロジーと将来のハードウェアを最大限に活用するには、プログラムは応用数学とコンピューター サイエンスの両方で進歩する必要があります。これには、高性能コンピューティング環境に最適化されたアルゴリズム、数値手法、およびソフトウェア ツールの開発が含まれる可能性があります。
- エクサスケール コンピューティング プログラムは、現在の進歩を活用することに加えて、ハイ パフォーマンス コンピューティングの将来の発展を予測し、それに備える必要があります。これには、今後のハードウェアの改良を活用するための研究開発への投資が含まれます。成功にはコラボレーションが不可欠であることが強調されています。このプログラムは、応用数学者、コンピューター科学者、アプリケーション科学者間のパートナーシップを促進する必要があります。この学際的なアプローチにより、さまざまな領域にわたる国家の重要な課題に対処するために、計算ソリューションが効果的に調整されることが保証されます。
- 国家は、ハイパフォーマンス コンピューティング テクノロジーの持続的な進歩を保証するために、包括的な一連の投資を必要としています。エクサスケール コンピューティングを実現するだけでなく、高度な計算科学の分野における国の継続的かつ変化する要件を満たすために、そのような機能の開発をさらに拡大することも重要です。
- ニューロモーフィック コンピューティングや量子コンピューティングなどの代替コンピューティング テクノロジへの投資は、従来のコンピュータ アーキテクチャでは不可能となる可能性のある将来の重大な課題に対処するために不可欠です。ニューロモーフィック コンピューティングは、人間の脳の構造と機能からインスピレーションを受けています。脳のニューラルネットワークを模倣し、特にパターン認識、学習、適応に関連するタスクにおいて、より効率的かつ柔軟な情報処理を可能にするコンピューターシステムを開発することを目的としています。量子コンピューティングは、量子力学の原理を利用して計算を実行します。量子コンピューターは、特に暗号化、最適化、シミュレーションなどの分野において、特定の種類の問題を従来のコンピューターよりも飛躍的に速く解決できる可能性を秘めています。
- テクノロジーの進歩に伴い、科学機器や施設はますます大規模で複雑なデータセットを生成しています。進歩を続けるには、科学者はこれらの膨大な量のデータにアクセスする必要があります。ただし、これを行うには、これらのデータ ストリームを効果的に収集、管理、分析、解釈するためのインフラストラクチャ、リソース、およびテクノロジーへの多額の投資が必要になります。
- 人工知能と機械学習には、科学研究プロセスに革命をもたらす大きな可能性があります。これらのテクノロジーは、データ分析、パターン認識、仮説生成などの研究のさまざまな側面を強化できます。ただし、これらの機会を完全に実現するには、数学とコンピューティングへの多額の投資が必要になります。
最近の CCC イニシアチブとの交差
このレポートは、フルスタックタスクフォースなど、CCC が関心を持っている、または取り組んでいるいくつかのトピックを補強します。このタスクフォースは、コンピュータ システムに組み込まれるすべてのものと、これらのテクノロジがユーザーや開発者とどのように連携するかに焦点を当てています。このグループでは、エクサスケール コンピューティング、量子コンピューティング、およびニューロモーフィック コンピューティングに関する会話が数多く行われています。実際、フル スタック タスク フォースのメンバーの 1 人であるイリノイ大学アーバナ シャンペーンのビル グロップ氏は、CCC の評議会の委員を務めており、エクサスケール コンピューティングの専門家であり、このテクノロジーに取り組んでいます。
The Community Driven Approaches to Research in Technology & Society (CDARTS) ワークショップなどのイベントは、コンピューティング分野の研究者と AI システムの影響を受けるコミュニティを結びつけるという、このレポートと同様の目標を共有しています。 CDARTS ワークショップでは、コンピューティング研究が彼らのニーズとコラボレーションのベスト プラクティスをどのようにサポートできるかについて取り組みました。
CCC はまた、コンピューティング研究における学際的なベスト プラクティスの確立に関する 6 回の円卓会議シリーズを終了したところです。これは、学際的なコラボレーションの緊急の必要性に関する報告書の数多くの言及に関連しています。 CCCは今後数カ月以内に、このテーマに関するCRAとの共同レポートを発表する予定だ。
CRA と SIAM はさまざまな方法で結びついています。ローレンス・リバモア国立研究所のSIAMタスクフォース委員長ブルース・ヘンドリクソン氏は、 選出された CRAの理事会に。ユタ大学コンピューティング学部のディレクターであるメアリー・ホール氏は、CRA の執行委員会の一員であると同時に、タスクフォースのメンバーでもあり、CRA 理事会のメンバーでもあります。 SIAM タスクフォースのレポート全文を読む こちら.
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- 情報源： https://feeds.feedblitz.com/~/874676597/0/cccblog~New-SIAM-Report-Explores-the-Challenges-Facing-the-Future-of-Computational-Science/
