Вслед за сильно критикуемой Windows 8, Microsoft запускает капитальное обновление операционной системы в 2015 году. Пропуская прошлую версию 9.0, вместо этого она становится Windows 10. ОС предназначена для работы на широком спектре платформ, включая “Интернет вещей”, с индивидуальным подходом к каждой из них. Windows 10 решает ряд проблем с удобством использования, совершенствуя интерфейс “Метро”, возвращая традиционное меню “Пуск”. Теперь пользователи могут переключаться между несколькими экранами рабочего стола для более аккуратного рабочего пространства. ОС имеет более унифицированную кодовую базу для улучшения совместимости и упрощения передачи данных между различными устройствами и службами. Больше внимания уделяется приложениям. Расширенное распознавание жестов также включено, теперь, когда 3D-камеры становятся все более распространенными. Система также уделяет внимание управлению питанием.
2015
Значительно подешевев, органические светодиоды (OLED) теперь доступны в широком спектре устройств. Они потребляют меньше энергии, чем традиционные ЖК-дисплеи, но при этом обеспечивают более чёткое и яркое изображение. Технология также устраняет необходимость в задней подсветке экрана. Солнечный свет, который обычно “размывает” изображение, не оказывает никакого эффекта – экраны выглядят одинаково даже при ярком дневном свете или при наклоне под углом.
В 2013 году Tianhe-2 Китая стал самым быстрым суперкомпьютером в мире, достигнув 33,8 петафлопс, с пиковой производительностью 54,9 петафлопс. Он был почти в два раза мощнее своего ближайшего конкурента, машины «Титан» в Национальной лаборатории Оук-Ридж в Теннесси, США. Tianhe-2 показали большой успех в вычислительной гидродинамике (CFD), сгорании реактивного двигателя и других моделированиях летательного аппарата. Другие области исследований включали геномику (популяционную генетику) и биомедицинские приложения. Она продолжала оставаться на первом месте в течение следующих нескольких лет, не имея других конкурентов, что привело к опасениям по поводу возможной стагнации в развитии сверхкомпьютерных скоростей. Это усугублялось торговыми ограничениями, введенными правительством Соединенных Штатов, которые не позволили Китаю использовать технологию Intel для модернизации. Однако это фактически стимулировало разработку и производство собственных процессоров в Китае.
В 2016 году Китай представил «Sunway TaihuLight», собственную машину с рейтингом Linpack 93 петафлопса, пиковой производительностью 125 петафлопс и 10,6 млн ядер ЦП. Он стало первым суперкомпьютером, продемонстрировавшим пиковую производительность более 100 петафлопс, или 100 квадриллионов операций с плавающей точкой в секунду.
Однако, эта машина будет царить в верхней части списка лишь короткое время, поскольку США возвратились к лидерству в исследованиях суперкомпьютеров. Проект под названием «Aurora» разрабатывался в Argonne Leadership Computing Facility (180 петафлопс), а также «Summit» от IBM (150 петафлопс), причем последний имел опциональную модернизацию до 300 петафлопс. За этими суперкомпьютерами последует первый эксаскалевый компьютер (1000 петафлопс) к 2021 году.
2016
В настоящее время во всем мире установлено более 8,2 миллиарда подключенных к Интернету видеоустройств, что превышает численность населения планеты. В эту категорию входят разнообразные гаджеты, такие как планшеты, смарт-телевизоры, игровые консоли, смартфоны, подключенные приставки, блюрей-плееры, ноутбуки и ПК. С 7,4 миллиарда человек это эквивалентно 1,1 устройства на каждого гражданина мира, почти вдвое больше, чем в 2013 году. Самый быстрый рост наблюдался в Азиатско-Тихоокеанском регионе, главным образом за счет китайского спроса.
В 2017 году Intel выпускает следующее поколение микропроцессорной технологии с транзисторами, использующими 10-нанометровый (нм) производственный процесс – заменяющий 14-нанометровый. Это семейство процессоров под кодовым названием «Cannonlake» основано на микроархитектуре Intel Skylake CPU. Более 10 миллиардов транзисторов теперь могут быть упакованы в одну микросхему, что повышает производительность ЦП и графического процессора, а также снижает потребляемую мощность компьютеров, телефонов, планшетов и других электронных устройств. Однако, скоро закон Мура встретится с преградой, поскольку эффекты от квантового туннелирования начинают ухудшать производительность чипов в таких крошечных масштабах. Традиционные кремниевые схемы достигнут своего предела в начале 2020-х годов, с появлением новой парадигмы в виде графена и других концепций.
2017
Galileo – глобальная навигационная спутниковая система, созданная Европейским союзом (ЕС) и Европейским космическим агентством (ЕКА). Проект ценой €5 млрд назван в честь итальянского астронома Галилео Галилея. Одной из целей Galileo является создание высокоточной системы позиционирования, на которую европейские страны могут опираться независимо от российских систем ГЛОНАСС, американской GPS и китайской Compass, которые могут быть отключены во время войны или политического конфликта.
При эксплуатации он использует два наземных операционных центра вблизи Мюнхена, Германия и в Фучино, Италия. В 2010 году Прага в Чехии была проголосована министрами ЕС в качестве штаб-квартиры проекта. В 2011 году были запущены первые два из четырех действующих спутников для проверки функционирования системы. Следующие два последовали в 2012 году, что позволило протестировать Galileo «end-to-end». После завершения этого этапа проверки на орбиту было запущено больше спутников, которые достигли начального оперативного потенциала в середине десятилетия. В 2019 году развёрнуты все необходимые 30 спутников в системе (27 действующих + 3 активных запасных).
В дополнение к базовым навигационным услугам, обеспечивающим точность горизонтальных и вертикальных измерений в пределах 1 метра, Galileo предоставляет уникальную глобальную функцию поиска и спасения (SAR). Спутники могут передавать сигналы бедствия от передатчика пользователя в Центр координации, который затем инициирует спасательную операцию. При этом система выдает пользователю сигнал, информирующий его о том, что их ситуация обнаружена и что помощь находится в пути. Эта последняя функция представляет собой крупную модернизацию по сравнению с существующими системами GPS и ГЛОНАСС, которые не обеспечивают обратную связь с пользователем. Использование базовых услуг Galileo бесплатно и открыто для всех. Высокоточные возможности доступны за плату и для военного использования.
С 2019 по 2020 год внедряется очередной крупный стандарт сотовой беспроводной связи, обеспечивающий значительно улучшенные скорости передачи данных. Семейство стандартов 5G является важной вехой от предыдущих поколений с точки зрения мощности и надёжности.
В то время как пропускная способность 4G обычно измерялась в десятках мегабит в секунду с пиковыми скоростями около 100Mbps, новые 5G сети достигают улучшения на порядок – несколько сотен мегабит в секунду в реальных, менее чем идеальных условиях, с пиками в несколько гигабит в секунду. Потоковая передача 4K и даже более высоких резрешений, наряду с практически мгновенными загрузками видео высокой четкости и других больших файлов, становится нормой.
Ключевым преимуществом 5G является сверхнадежная связь с низкой задержкой (URLLC) – т.е. сокращение времени передачи сообщения от отправителя к получателю – всего лишь миллисекунда задержки по сравнению с приблизительно 70 мс в 4G сетях. Это особенно полезно в многопользовательских мобильных играх, заводских роботах, удаленной хирургии (т.н. телехирургия), самоуправляемых автомобилях и других задачах, требующих мгновенного ответа.
Другой ключевой особенностью являются широко распределительные сети, которые означают, что 5G пользователь может быть одновременно подключен к нескольким технологиям беспроводного доступа и беспрепятственно перемещаться между ними, независимо от того, подключены ли они к 2.5G, 3G, 4G или 5G, Wi-Fi, WPAN или любой другой современной технологии доступа. Легко обрабатываются несколько параллельных путей передачи данных. В то же время стратосферные cистемы на высотных платформах (HAPS), использующие 5G, могут предоставлять высокоскоростные интернет-услуги на очень больших географических площадях.
5G входит в число наиболее значимых технологий начала XXI века. Это знаменует собой подлинное рождение Интернета вещей (IoT), вызвав беспрецедентный взрыв «умных» устройств с многотриллионным воздействием. Он обеспечивает единый глобальный стандарт с полной совместимостью, независимо от бренда или модели.
Первый этап завершился к марту 2019 года. Он обеспечил раннее коммерческое развертывание примерно для 20 операторов по всему миру, включая всех крупных операторов в США. Второй этап завершен к марту 2020 года. За 5G в 2030-х годах последует стандарт 6G, предлагающий терабитные скорости.
2020
В 2023 году IBM запускает новый квантовый компьютер, известный как Condor. Он включает в себя 1121 кубит – это первая машину IBM, которая преодолела рубеж в 1000 кубитов и в 17 раз больше по сравнению с проектом Hummingbird 2020 года.
Благодаря тому, что исследователи IBM преодолели многие из предыдущих проблем с точки зрения масштабирования, Condor представляет собой переломный момент в коммерциализации квантовых технологий. Другая компания, D-Wave Systems, ранее также анонсировала квантовые компьютеры с тысячами кубитов. Однако, они опирались на метод, называемый квантовым отжигом, с высокой частотой ошибок и, как правило, не принимаемый исследователями в качестве истинных “универсальных” квантовых компьютеров. Напротив, новейшая машина IBM отличается исключительной точностью, при этом частота ошибок снизилась с 1% в 2020 году до примерно 0,0001% в 2023 году.
Новый процессор Condor может решать целый ряд задач с более сложными рабочими нагрузками, чем любой существующий чип. Проект используется для изучения потенциальных Квантовых Преимуществ – расчетов, которые более эффективно работают на квантовом компьютере, чем на лучших суперкомпьютерах мира. Это стало возможным благодаря новому жидкостному холодильнику, большему, чем любой из ранее построенных, для охлаждения различных компонентов почти до абсолютного нуля. Архитектура Кондора – наряду с аналогичными прорывами конкурентов, таких как Google и Intel, – прокладывает путь для крупномасштабных квантовых систем с миллионами кубитов в 2030-х годах.
2023
Суперкомпьютеры сейчас в 1000 раз мощнее, чем в 2021 году. Самые быстрые машины достигают 1021 операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS). Зеттаскейл – термин, обозначающий суперкомпьютеры с производительностью порядка одного зеттафлопса, следует после экзаскейла (миллиарда миллиардов (1018) операций над числами с плавающей точкой в секунду).
Суперкомпьютер, работающий на 1 зеттафлопсе, способен полностью моделировать погоду следующих двух недель на Земле. Количество людей, жалующихся на неточные прогнозы, сводится к нулю, поскольку всё больше и больше метеорологических агентств модернизируют свои системы мониторинга. Модели изменения климата также становятся более точными, чем когда-либо прежде, что еще больше снижает неопределенность в отношении повышения температуры и будущих последствий. Это оказывает ещё большее давление на правительства и предприятия, требуя принятия значимых мер.
Вычисления zettascale также могут значительно сократить время, необходимое для астрофизического моделирования редких явлений, таких как черные дыры, слияния нейтронных звезд и сверхновых. Например, расчеты 3D-модели нестабильности ударной волны от коллапсирующего ядра сверхновой, для выполнения которых на машинах с петафлопсом требовался миллион процессорных часов, на машинах с эксафлопсом 1000 часов, теперь можно выполнить всего за один час.
В микроскопическом масштабе биологические исследования переходят от “моделирования концепции доказательства” к “моделированию производства”. В то время как первые могут представлять короткие траектории в больших системах, содержащих многие миллионы атомов, или миллисекундные траектории в ультра-упрощенных системах, последние позволяют хорошо отбирать образцы больших систем, встроенных в сложные биологические среды. Можно наблюдать не только сворачивание крупных белков, но и весь клеточный протеом и динамику всех путей передачи сигналов. Это раскрывает механизмы старения, клеточного цикла и многих других аспектов биологии более подробно, чем когда-либо прежде.
Наряду с этими традиционными приложениями продолжают появляться интеллектуальные вычислительные приложения, такие как глубокое обучение. Поэтому в конструкциях процессоров в системах зеттаскейл больше учитывается арифметика смешанной точности (числа с различной шириной за одну операцию) для поддержки более разнообразных рабочих нагрузок. Микроархитектуры развиваются, чтобы состоять из все более разнообразных и гетерогенных компонентов, при этом многие формы специализированных ускорителей, включая новые парадигмы, такие как квантовые вычисления, сосуществуют для повышения производительности. Новые соединительные материалы, такие как фотонные кристаллы, позволяют использовать полностью оптические соединительные системы, что приводит к более масштабируемому, высокоскоростному и недорогому соединению. Технологии мемристоров также развиваются, сокращая разрыв между хранилищем данных и вычислениями.
Несмотря на новые системы охлаждения и другие улучшения эффективности, требования к мощности для вычислений зеттаскейл огромны. Некоторые из них имеют пиковое потребление свыше 100 мегаватт (МВт), достаточное для питания небольшого города, и более чем в три раза превышающее показатель японской Фугаку, самой быстрой машины в мире в 2021 году.
К 2033–2035 гг. квантовые компьютеры становятся настолько мощными и с таким длительным временем когерентности, – что они могут разблокировать ранее высокоуровневое шифрование с сотнями цифр за считанные секунды.
Квантовые компьютеры начали появляться в предыдущем десятилетии как революционная альтернатива “классическим” компьютерам. В то время как последние были ограничены двоичными единицами и нулями, квантовые системы имели преимущество одновременного использования нескольких значений, что позволяло им работать с астрономически огромными числами, на вычисление которых обычно уходили миллионы или миллиарды лет.
В течение 2010-х годов самые мощные квантовые компьютеры содержали несколько десятков кубитов – квантовый эквивалент компьютерных битов, что делало их хуже традиционных компьютеров. Такие компании, как D-Wave, заявляли о тысячах кубитов, но полагались на метод, называемый квантовым отжигом, не принятый исследователями в качестве “универсальных” квантовых компьютеров и подверженный высокой частоте ошибок.
В то время как быстрое наращивание кубитов произошло в 2020-х годах, время согласованности (когерентности) оставалось большой проблемой. Определяемый как время, в течение которого кубит может хранить точную информацию, обычно измерялся в масштабах нано – или микросекунд. Однако к концу десятилетия квантовые компьютеры начали превышать время когерентности в одну секунду или более.
В 2030-х годах время согласованности возросло ещё больше, со стабильными и непрерывными вычислениями продолжительностью 10 секунд или более. Сочетание всё более последовательных и отказоустойчивых систем с ещё более высоким количеством кубитов теперь позволило квантовым компьютерам работать с поистине гигантскими числами. Это включает в себя и решение алгоритмов шифрования высокого уровня. Например, классическим компьютерам потребовалось бы 300 триллионов лет, чтобы преодолеть 617 цифр стандарта шифрования RSA-2048. Владельцы квантовых компьютеров теперь достигают этого успеха за 10 секунд.
К середине 2030-х годов, с переходом крупномасштабных квантовых компьютеров из лаборатории в более широкое использование, огромные объемы доступной вычислительной мощности открывают множество возможностей, но также и опасностей. В то время как большинство правительств и предприятий приняли меры по модернизации своей ИТ-инфраструктуры, устаревшие системы без необходимых улучшений безопасности в настоящее время уязвимы для кибератак со стороны государственных структур и организованных преступников.
В дополнение к персональным данным пользователей, возможность взлома ключей RSA-2048 также раскрывают государственные и промышленные секреты, а также информацию, относящуюся к давним теориям заговора, историческим архивам и так далее. Сообщения средств массовой информации этого времени освещают ряд взломов и утечек, что побуждает к более тщательному изучению технологий квантовых компьютеров и шифрования в целом.
2033