Cách siêu máy tính sẽ làm thay đổi hoàn toàn quá trình R&D của doanh nghiệp

Quá trình chuyển đổi này có khả năng đẩy nhanh (hoặc phá vỡ) cách doanh nghiệp thiết kế và cung cấp các sản phẩm phức tạp như chế tạo máy bay phản lực siêu thanh, tìm kiếm sáng kiến y học, khám phá các mỏ nhiên liệu ẩn sâu dưới lòng đất. Cũng giống như điện toán đám mây thu hút khách hàng là doanh nghiệp chuyển đổi sang điện toán di động, siêu máy tính được kỳ vọng sẽ mở ra khả năng đột phá mới bằng cách tăng tốc độ R&D và phát triển sản phẩm theo đơn đặt hàng lớn.

Ví dụ, chương trình vận tải siêu thanh Concorde mất 25 năm và 5 tỷ đô la (đã điều chỉnh theo lạm phát) để khởi động chuyến bay thương mại đầu tiên vào năm 1976. Ngược dòng thời gian với Boom Supersonic - một công ty khởi nghiệp hứa hẹn cắt giảm một nửa thời gian di chuyển bằng đường hàng không, đưa hành khách di chuyển từ New York sang Paris trong 3,5 giờ. Được thành lập vào năm 2014, hãng có kế hoạch cung cấp sản phẩm máy bay siêu thanh Overture vận hành với chi phí thấp.

Tốc độ R&D của Boom nhanh chóng được cải thiện và hỗ trợ bởi siêu máy tính đám mây. Các mô phỏng phần mềm cho phép công ty thay thế hầu hết quá trình tạo mẫu vật lý và thử nghiệm đường hầm gió theo yêu cầu. Do có startup đủ khả năng để chạy 53 triệu giờ máy tính trên Amazon Web Services (AWS) với kế hoạch mở rộng lên hơn 100 triệu giờ máy tính. Công ty đã nhận được hợp đồng mua bán 15 máy bay phản lực siêu thanh ngay cả khi chưa tung ra thị trường. Mức độ tin cậy của khách hàng dành cho công ty khởi nghiệp được đánh giá tỷ lệ thuận với các kết quả mô phỏng tích cực cho đến nay.

Tuy nhiên, sở dĩ tiềm năng công nghệ này chưa được phổ biến vì độ khó cao. Kỹ thuật tính toán đòi hỏi một hệ thống công nghệ phức tạp, chuyên biệt và rất ít tổ chức CNTT có chuyên môn thiết lập hoạt động R&D trên đám mây. Một số rào cản trong áp dụng công nghệ mới có thể kể đến như cơ sở hạ tầng điện toán hiệu suất cao giúp tăng tính khả thi nhưng vẫn còn xa lạ đối với các nhà cung cấp đám mây công cộng. Thứ hai, phần mềm mô phỏng cần được thiết lập và bảo trì nhưng quy trình này rất phức tạp. Thứ ba, để kết hợp phần mềm và phần cứng phù hợp thì duy trì cấu hình cũng như cập nhật tiến bộ mới là rất quan trọng để đạt được hiệu suất tối ưu.

Mặc dù con đường đến với siêu máy tính dựa trên đám mây vẫn còn nhiều chông gai nhưng đem lại “phần thưởng” xứng đáng. Ngày nay, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng phần mềm mô phỏng để tính toán không giới hạn, không cần các máy tính để bàn làm nhiệm vụ tương tác tốn nhiều thời gian và chi phí. Các nhà lãnh đạo công nghệ có thể áp dụng chính sách để kiểm soát chi tiêu, tìm ra điểm cân bằng và tiết kiệm nhất. Tóm lại, trải nghiệm siêu máy tính tập trung vào R&D là lựa chọn hấp dẫn cho tương lai.

Khi nào thì một siêu máy tính trở nên đáng giá?

Trong thập kỷ trước, big data – dữ liệu lớn đã mang lại cho doanh nghiệp những hiểu biết sâu sắc về mô hình kinh doanh mới cũng như cải thiện khả năng phân tích các tệp thông tin khổng lồ. Các phương pháp tính toán trong R&D sẽ cải thiện hiệu suất vật lý của sản phẩm được thiết kế thông qua công nghệ mô phỏng chi tiết. Từ đây, ta sẽ quan sát trực diện cách một sản phẩm sẽ tương tác với môi trường từ vật lý đến hóa học hay nhiệt động lực học. Tiến gần đến siêu máy tính đặc biệt hữu ích cho các tổ chức trong các trường hợp sau:

Đẩy nhanh thời gian đưa sản phẩm/dịch vụ ra thị trường: Đánh giá các thiết kế mới thông qua mô phỏng dựa trên đám mây thay vì tạo mẫu vật lý có thể thúc đẩy đáng kể tốc độ  thương mại hóa các cải tiến sản phẩm mới. Công ty khởi nghiệp Sensatek có trụ sở tại Florida đã tạo ra một cảm biến IoT sáng tạo gắn vào các cánh tuabin để đo ứng suất bên trong động cơ phản lực trong quá trình bay.Sensatek đã nhận được các yêu cầu mua cảm biến nhưng do không có đủ nguồn lực để mua siêu máy tính hoàn thiện sản phẩm, công ty đã chuyển sang sử dụng điện toán hiệu suất cao trên đám mây.

Hỗ trợ mô phỏng: Mô phỏng tương tác của sản phẩm với các tình huống trong thế giới thực đóng vai trò rất quan trọng nếu không có không gian, điều kiện tạo mẫu lí tưởng. Ví dụ, Commonwealth Fusion Systems - một công ty khởi động lò phản ứng hạt nhân nhiệt hạch dựa vào các mô phỏng để xác nhận các thiết kế lò phản ứng tiềm. Firefly Aerospace - một công ty khởi nghiệp tên lửa có trụ sở tại Texas, dựa vào kỹ thuật tính toán để khám phá và thử nghiệm các thiết kế của tên lửa thương mại trên mặt trăng. Tương tự, các nhà sản xuất thuốc cần những mô phỏng phức tạp để biết các phân tử sẽ tương tác với môi trường sinh học như thế nào trước khi có thể cam kết tạo ra những đột phá mới.

Kết hợp AI / ML với công nghệ mô phỏng: Mô phỏng không chỉ có thể dự đoán cách một sản phẩm do con người thiết kế có thể hoạt động như thế nào mà còn tính toán hiệu suất của các thiết kế tiềm năng. Trong quá trình phát triển hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến, các thuật toán ML mang đến trải nghiệm lái xe trong thế giới mô phòng, tương tự như thử nghiệm với hầm gió trên máy bay hay công nghệ xe tự lái. Một ví dụ khác là Recursion Pharmaceuticals đang áp dụng các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo vào sinh học và thúc đẩy các khám phá thuốc mới bằng cách phân tích tế bào nhanh hơn 20 lần bằng cách sử dụng máy học trên siêu máy tính.

Hỗ trợ khả năng tính toán: Quy mô và tính chất kết nối của đám mây đã mang lại vô vàn khả năng cho khoa học và kỹ thuật. Chẳng hạn, Samsung Electronics đã tạo ra một nền tảng dựa trên đám mây kết hợp kỹ thuật tính toán, áp dụng công cụ tự động hóa thiết kế điện tử đa dạng theo yêu cầu trước khi đi đến công đoạn chế tạo. Cách tiếp cận mới này về cơ bản đảm bảo tính liên tục cho sản phẩm được thiết kế. Các kỹ sư không chỉ có thể nhanh chóng xác nhận các quyết định thiết kế mà còn tích hợp vào một hệ thống tổng thể để có trải nghiệm liền mạch và mô phỏng cấp hệ thống.

Từ big data đến siêu máy tính

Sau các khoản đầu tư khổng lồ trong thập kỷ qua vào công nghệ truyền thông xã hội, di động và đám mây, những chuyển đổi lớn tiếp theo dự tính xảy ra trong thế giới của khoa học kỹ thuật. Trong thế giới mới này, việc tạo dữ liệu, không chỉ đơn giản là thu thập thông tin, sẽ ngày càng trở nên quan trọng khi công nghệ mô phỏng cho ra đời các sản phẩm “song sinh” kỹ thuật số của thế giới thực.

Khai thác siêu máy tính trở thành tiền đề cho sự đổi mới đối với nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là khi tích hợp và phân phối đưa R&D đến gần với chu kỳ sản phẩm và quy trình phân phối phần mềm của một công ty. Có thể nói, siêu máy tính giúp con người hiện thực hóa ước mơ khoa học viễn tưởng, thậm chí số ít các ngành công nghiệp như du hành vũ trụ tư nhân phụ thuộc hoàn toàn nhờ khả năng tính toán ưu việt này.

Cách đây 15 năm, các công ty tên lửa như SpaceX và Blue Origin gần như không hề có tiếng tăm cho đến khi những nhà lãnh đạo đổi mới toàn bộ ngành bằng cách chi hàng trăm triệu đô la chỉ để xây dựng cơ sở hạ tầng máy tính có thể chạy mô phỏng theo yêu cầu. Hiện nay, các công ty hàng không vũ trụ thế hệ tiếp theo như Firefly, Relativity và Virgin Orbit có thể cung cấp kết quả R&D với chi phí thấp hơn 1/10 so với các công ty cùng ngành. Và họ có thể làm điều này ngày nay ở bất kỳ quy mô nào, nhanh chóng loại bỏ các rào cản nhờ sự giúp đỡ của siêu máy tính.

Anh Đức