Vào năm 2023, Hiệp hội Toán học Công nghiệp và Ứng dụng (SIAM), một thành viên hiệp hội chuyên môn trực thuộc của CRA, đã ủy quyền cho một nhóm đặc nhiệm xây dựng tầm nhìn chiến lược nhằm giải quyết những thách thức nảy sinh trong tương lai của khoa học máy tính. Đầu tháng này, lực lượng đặc nhiệm đã công bố báo cáo của mình, có tiêu đề Tương lai của khoa học tính toán. CCC vui mừng nhấn mạnh tầm quan trọng và tính kịp thời của báo cáo này, trong đó nhiều chủ đề được xác nhận bởi các hoạt động và báo cáo tầm nhìn của chúng tôi. 

Như được trích dẫn trong báo cáo, Hoa Kỳ là nước dẫn đầu không thể nghi ngờ về máy tính tiên tiến và khoa học tính toán. Lực lượng đặc nhiệm tuyên bố rằng trong những năm gần đây, khả năng lãnh đạo đã bị thách thức bởi các đối thủ chiến lược. Báo cáo Tương lai của Khoa học Máy tính được tạo ra nhằm giải quyết các cách vượt qua những thách thức quan trọng nhằm đảm bảo Hoa Kỳ tiếp tục dẫn đầu.

Báo cáo này nhấn mạnh tầm quan trọng ngày càng tăng của sự hợp tác liên ngành. Những đột phá trong khoa học tính toán thường nảy sinh từ sự hợp tác giữa các chuyên gia từ nhiều lĩnh vực khác nhau, điều này thúc đẩy sự đổi mới và thúc đẩy tiến bộ.

Nuôi dưỡng thế hệ các nhà khoa học tính toán tiếp theo cũng rất cần thiết để duy trì sự tiến bộ trong lĩnh vực điện toán. Cần có các chương trình giáo dục mạnh mẽ và các sáng kiến ​​phát triển lực lượng lao động để trang bị cho thế hệ tương lai những kỹ năng cần thiết để giải quyết những thách thức mới nổi.

Các mục khác nhấn mạnh ý nghĩa đạo đức của nghiên cứu tính toán, ủng hộ thực hành có trách nhiệm, tính minh bạch và trách nhiệm giải trình để đảm bảo rằng những tiến bộ công nghệ mang lại lợi ích cho toàn xã hội.

Đổi mới và khám phá, tác động xã hội và thách thức toàn cầu

Một số lĩnh vực trong báo cáo này làm sáng tỏ ba điểm: 

Đổi mới và khám phá: Bằng cách thúc đẩy hợp tác liên ngành và nắm bắt các công nghệ mới nổi, các nhà khoa học máy tính có thể mở ra những biên giới kiến ​​thức mới và thúc đẩy đổi mới trên nhiều lĩnh vực khác nhau.

Tác động xã hội: Khi khoa học máy tính tiếp tục phát triển, tác động của nó đối với xã hội sẽ ngày càng tăng lên. Các cân nhắc về mặt đạo đức phải được ưu tiên để đảm bảo rằng những tiến bộ công nghệ được thiết lập một cách có trách nhiệm và công bằng.

Những thách thức toàn cầu: Từ biến đổi khí hậu đến chăm sóc sức khỏe đến an ninh mạng và hơn thế nữa, khoa học máy tính có vai trò quan trọng trong việc giải quyết các thách thức toàn cầu. Bằng cách tận dụng các công cụ và kỹ thuật tính toán, các nhà nghiên cứu có thể phát triển giải pháp cho các vấn đề phức tạp có ảnh hưởng đến toàn thể nhân loại.

Những phát hiện chính trong báo cáo bao gồm:

1. Các nhà nghiên cứu máy tính và cơ quan tài trợ nên tập trung vào việc thiết lập các chương trình khoa học máy tính toàn diện hơn. Điều này có nghĩa là dành kinh phí, nhân sự và cơ sở hạ tầng để hỗ trợ nghiên cứu khoa học và giải quyết vấn đề bằng các phương pháp tính toán. Một chương trình bao gồm Dự án Máy tính Exascale của Bộ Năng lượng (DOE), đặt tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge. Dự án này nhằm mục đích chuẩn bị cho các nhà khoa học và cơ sở máy tính khả năng sử dụng exascale, một cấp độ siêu máy tính có khả năng thực hiện ít nhất một phép tính dấu phẩy động exaFLOPS mỗi giây để hỗ trợ khối lượng công việc mở rộng. Để sử dụng đầy đủ công nghệ ECP và phần cứng trong tương lai, chương trình phải đạt được những tiến bộ trong cả toán ứng dụng và khoa học máy tính. Điều này có thể liên quan đến việc phát triển các thuật toán, phương pháp số và công cụ phần mềm được tối ưu hóa cho môi trường điện toán hiệu năng cao.
2. Ngoài việc tận dụng những tiến bộ hiện tại, Chương trình Điện toán Exascale nên dự đoán và chuẩn bị cho những phát triển trong tương lai về điện toán hiệu năng cao. Điều này bao gồm đầu tư vào nghiên cứu và phát triển để tận dụng những cải tiến phần cứng sắp tới. Sự hợp tác được nhấn mạnh là điều cần thiết để thành công. Chương trình sẽ thúc đẩy mối quan hệ hợp tác giữa các nhà toán học ứng dụng, nhà khoa học máy tính và nhà khoa học ứng dụng. Cách tiếp cận đa ngành này đảm bảo rằng các giải pháp tính toán được điều chỉnh một cách hiệu quả để giải quyết các thách thức quan trọng của quốc gia trên nhiều lĩnh vực khác nhau.
3. Quốc gia này yêu cầu một loạt khoản đầu tư toàn diện để đảm bảo sự tiến bộ bền vững của các công nghệ điện toán hiệu suất cao. Điều quan trọng không chỉ là đạt được tính toán exascale mà còn phải đảm bảo rằng sự phát triển của những khả năng đó còn mở rộng hơn nữa để đáp ứng các yêu cầu đang thay đổi và liên tục của quốc gia trong lĩnh vực khoa học tính toán tiên tiến.
4. Đầu tư vào các công nghệ điện toán thay thế như điện toán mô phỏng thần kinh và điện toán lượng tử là điều cần thiết để giải quyết những thách thức đáng kể trong tương lai mà các kiến ​​trúc máy tính thông thường có thể không làm được. Điện toán mô phỏng thần kinh được lấy cảm hứng từ cấu trúc và chức năng của bộ não con người. Nó nhằm mục đích phát triển các hệ thống máy tính mô phỏng mạng lưới thần kinh của não, cho phép xử lý thông tin hiệu quả và linh hoạt hơn, đặc biệt trong các nhiệm vụ liên quan đến nhận dạng mẫu, học tập và thích ứng. Điện toán lượng tử sử dụng các nguyên lý của cơ học lượng tử để thực hiện tính toán. Máy tính lượng tử có khả năng giải quyết một số loại vấn đề nhanh hơn theo cấp số nhân so với máy tính cổ điển, đặc biệt trong các lĩnh vực như mật mã, tối ưu hóa và mô phỏng.
5. Khi công nghệ tiến bộ, các công cụ và cơ sở khoa học đang tạo ra các bộ dữ liệu ngày càng lớn và phức tạp. Để tiếp tục phát triển, các nhà khoa học sẽ cần truy cập vào lượng dữ liệu khổng lồ này. Tuy nhiên, làm như vậy sẽ đòi hỏi phải đầu tư đáng kể vào cơ sở hạ tầng, nguồn lực và công nghệ để thu thập, quản lý, phân tích và giải thích các luồng dữ liệu này một cách hiệu quả. 
6. Trí tuệ nhân tạo và học máy có tiềm năng đáng kể để cách mạng hóa các quy trình nghiên cứu khoa học. Những công nghệ này có thể nâng cao các khía cạnh khác nhau của nghiên cứu, bao gồm phân tích dữ liệu, nhận dạng mẫu và tạo giả thuyết. Tuy nhiên, việc hiện thực hóa đầy đủ những cơ hội này sẽ đòi hỏi những khoản đầu tư đáng kể vào toán học và điện toán.

Giao thoa với các sáng kiến ​​CCC gần đây

Báo cáo này củng cố một số chủ đề mà CCC quan tâm hoặc đang nghiên cứu, chẳng hạn như Lực lượng đặc nhiệm toàn diện. Lực lượng đặc nhiệm này tập trung vào mọi thứ đi vào hệ thống máy tính và cách các công nghệ này giao tiếp với người dùng và nhà phát triển. Các cuộc trò chuyện xung quanh điện toán exascale, điện toán lượng tử và mô phỏng thần kinh nằm trong số nhiều cuộc thảo luận trong nhóm. Trên thực tế, một trong những thành viên của Lực lượng đặc nhiệm Full Stack, Bill Gropp tại Đại học Illinois ở Urbana-Champaign, phục vụ trong hội đồng của CCC và là chuyên gia về điện toán exascale nơi ông đang nghiên cứu công nghệ này. 

Các sự kiện như hội thảo Phương pháp tiếp cận theo hướng cộng đồng đối với nghiên cứu về công nghệ và xã hội (CDARTS) có chung mục tiêu vì báo cáo này nhằm gắn kết các nhà nghiên cứu về máy tính và cộng đồng bị ảnh hưởng bởi tác động của hệ thống AI lại với nhau. Hội thảo CDARTS đã đề cập đến cách nghiên cứu điện toán có thể hỗ trợ nhu cầu của họ và các phương pháp hợp tác tốt nhất.

CCC cũng vừa hoàn thành loạt hội nghị bàn tròn gồm 6 người về việc thiết lập các phương pháp thực hành tốt nhất liên ngành cho nghiên cứu máy tính, có liên quan đến nhiều đề cập trong báo cáo về nhu cầu cấp thiết về hợp tác liên ngành. CCC sẽ công bố một báo cáo chung với CRA về chủ đề này trong những tháng tới.

CRA và SIAM được kết nối theo nhiều cách. Chủ tịch Lực lượng đặc nhiệm SIAM Bruce Hendrickson từ Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore vừa mới bầu tới Hội đồng CRA. Mary Hall, giám đốc Trường Máy tính tại Đại học Utah, cũng đã phục vụ trong lực lượng đặc nhiệm và trong Ban CRA, đồng thời phục vụ trong Ban Chấp hành CRA. Đọc báo cáo đầy đủ của Lực lượng đặc nhiệm SIAM tại đây.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://feeds.feedblitz.com/~/874676597/0/cccblog~New-SIAM-Report-Explores-the-Challenges-Facing-the-Future-of-Computational-Science/