百億億（Exascale）次計算

大思而后行。快速思考，真的很快！10的18次方。

這是當今世界上最大的超級計算機運算速度的5倍。

而美國正在努力！

百億億次計算的引人注目的案例

從改善決策到提高人類對世界和宇宙的了解，信息技術和應用科學工程在社會中起著至關重要的作用。超級計算或高性能計算（HPC）使科學家和工程師能夠將美國科學和創新的可能性推向最前沿。使用基于HPC的建模和仿真，他們能夠研究系統，這些系統由于其復雜性，規模，短暫的性質或所構成的危險，在現實世界中是不切實際或無法進行研究的。

應用基于HPC的先進建模和仿真功能對于執行DOE在科學和工程領域的任務以及DOE負責國家核儲備的責任至關重要。在過去的幾十年中，持續的技術投資為功能日益強大的HPC系統的開發提供了支持，從而獲得了美國的領導地位以及巨大的經濟，能源和國家安全利益。但是今天，隨著其他國家/地區對HPC的投資增加，全球競爭力也在不斷提高。

為了保持領先地位并應對經濟影響領域和安全威脅方面的未來挑戰，美國正在HPC中采取戰略性舉措-代碼簽名，建模和仿真，數據分析，機器學習和人工智能方面的先進技術的大融合。這種融合的成功取決于實現萬億級運算，這是計算的下一個飛躍。

億億級系統使內存，存儲和計算能力的指數級增長將推動能源生產，存儲和傳輸的突破。材料科學;添加劑制造;化學設計；人工智能和機器學習；癌癥研究與治療；地震風險評估；和許多其他領域。

借助百億億次計算，科學家和工程師將能夠解決以前無法解決的問題，并且對美國人民和世界生活的影響將是深遠的。

計算的里程碑

當今世界上最快的超級計算機可以解決數千萬億級的問題，即每秒1萬億次（1015）操作。盡管這些Petascale系統功能強大，但由于其解決問題的能力將使Exascale成為計算成就的下一個里程碑-它將給我們的日常生活帶來深遠的影響。

從最基本的意義上講，百億億億美元比萬億億億美元的速度快且功能強大。百億億次計算是指每秒執行十億億（五百萬）次運算的能力。希臘語前綴“ exa”表示1,000乘以六倍。百億分之一表示為10的18次方。

每秒百億億次運算，百億億次計算機將更真實地模擬涉及科學發現和國家安全的過程，例如精密醫學，區域氣候，增材制造，植物向生物燃料的轉化，能源與用水之間的關系，看不見的事物材料發現和設計的物理學，宇宙的基本力以及其他眾多方面。

戰略伙伴關系

由DOE領導的億億級計算倡議（ECI）是兩個DOE組織，科學辦公室（SC）和國家核安全局（NNSA）之間的合作伙伴關系，于2016年成立，以加速研究，開發，獲取和部署項目在2020年代初至中期向DOE實驗室提供百億億次計算能力。

ECI的三個主要組成部分

某些計劃辦公室應用程序的開發：美國能源部科學，生物與環境研究辦公室計劃和基礎能源科學計劃以及美國能源部國家核安全局

Exascale系統采購項目和設施：ALCF-3（極光），OLCF-5（邊境），ASC ATS-4（埃爾卡皮坦）

萬億級計算項目

ECI由三個主要部分組成：（1）SC和NNSA計算機設施的場地準備投資；（2）在此時間范圍內交付百億億次系統所需的計算機供應商非經常性工程活動；以及（3）百億萬億計算項目（ECP） ），于2016年啟動，將研究，開發和部署活動整合在一起，成為強大的百億億次計算生態系統的一部分，以確保該國具有持久的百億萬萬分之一計算能力。

ECP是一個為期7年的項目，致力于在DOE計算設施上交付特定的應用程序，軟件產品和結果。這些元素與特定硬件技術的集成，以實現百億億次計費系統的成功，是ECP成功的基礎。

ECP的結果是加速交付了強大的百億億次計算生態系統，以提供突破性的解決方案，以解決我們在科學發現，能源保證，經濟競爭力和國家安全方面最關鍵的挑戰。因此，目標不僅僅是確保功能更強大的計算系統。

ECP旨在從各種各樣的應用程序（“具有能力的”）中創建更有價值，更快速的見解，這要求美國能源部在所有方法，軟件工具和支持ECP的計算技術上都具有更高水平的固有效力。實驗室（“生態系統”）。

具體來說，需要高級領導力計算功能才能發現可持續未來所需的新能源解決方案，通過科學探索擴展我們對自然界的了解，在科學和工程領域保持積極的努力，將其作為國家經濟繁榮的基石，提供新技術以推進能源部的使命，以及保持先進技術的世界領先地位。

ECP的領導團隊擁有來自DOE最大的六個國家實驗室的工作人員，但是總的來說，該項目有17個DOE實驗室中的15個參與。如今，ECP由大約1,000名研究人員，科學家，參與的美國HPC系統公司和項目管理專家組成，以支持該項目的關鍵研究重點領域：應用程序開發，軟件技術以及硬件和集成。ECP還將在幫助推動整個美國HPC生態系統中的新培訓計劃發揮關鍵作用，以使應用程序開發人員，研究人員和科學家們能夠充分利用下一代億億級環境的優勢。

ECP促成美國技術發展革命：科學發現；衛生保健;與能源，經濟和國家安全。

百億億美元級產品和解決方案

ECP正在生產應用程序，軟件堆棧和百億億次硬件技術，以形成一個強大的百億萬次計算生態系統。

展望未來

百億億次計算項目（ECP）是一項積極的研究，開發和部署項目，專注于交付DOE關鍵任務應用程序，集成軟件堆棧和百億億次硬件技術的進步。這些產品已部署到百億億級級機器上的DOE高性能計算（HPC）設施，最終將在百億級系統上實施，這些系統可以應對美國在國家安全，能源保障，經濟競爭力，醫療保健，和科學發現。

應用領域

具有Exascale能力的應用程序是ECP的基礎，將成為解決方案和洞察力的工具，以解決關鍵的國家挑戰以及新興的技術領域，例如機器學習和人工智能。迄今為止難以解決的問題將通過ECP應用程序解決。

活動摘要：

24年的應用程序開發團隊已積極從事目標開發和功能支持達3年之久。

該應用程序是具有相關的“科學工作率”目標的明確定義的億億級挑戰問題目標。

百億億次級系統（Summit，Sierra）的初步性能經驗超出了預期。

2020年研究和市場報告援引MindCommerce的話說，混合系統的出現將在同一計算平臺上，同時使用量子CPU和傳統CPU。

Research and Markets對該技術的評價很高，在他們的報告中寫道：“下一代計算系統將提供兩全其美的優點：高速通用計算與針對特定情況的特定的超高性能相結合，將仍然無法滿足某些任務在可預見的未來進行二進制計算”。

“…億億次超級計算機將更加逼真地模擬精密醫學，區域氣候，增材制造，植物向生物燃料的轉化，能源與水利用之間的關系，材料發現和設計中看不見的物理學、宇宙等等。”（ exascaleproject.org）

量子計算

如果我們能想象...

迄今為止，由于計算機收到計算機的計算能力--內存和速度的限制，人類一直無法使用技術來解決問題。隨著量子計算的進步，以及商用應用程序的機會不斷增加，這一挑戰成為想像要解決的問題之一。

量子計算是以量子比特為基礎的。每一個量子比特的計算能力都是線性比特的兩倍。計算能力的增長代表著巨大的潛力。

從某種意義上說，量子計算并不比傳統方法更好，而是有所不同。它可以解決的問題種類不同于當今廣泛采用的方法所能很好地解決的問題。

量子計算的本質不僅僅是速度。量子計算機使大型數據集的復雜建模和仿真功能成為可能。這些能力包括人工智能、分子建模、密碼學、金融建模、天氣預報和粒子物理。

另一方面，網絡安全專家警告說，必須采用加密策略來應對基于量子的攻擊。

量子計算已經在資金充裕的科學和技術設計環境中使用，全球數百家組織正在開發，測試和使用量子計算。

對物料搬運和物流行業的影響包括自動駕駛汽車和機器人技術的發展，用于工業環境的新材料的開發以及增強現實和虛擬現實應用的發展。

在接下來的十年里，量子計算、編程和問題解決的發現和創新將帶來商業化和影響力的創新和解決方案。

如果我們只能想象...。

5G寬帶及超越

到2020年，美國只有不到30個城市擁有5G寬帶服務，甚至那些城市也沒有完全覆蓋。擁有該服務的客戶將體驗到更快的速度和更低的延遲，從而提高了數據捕獲和使用的能力。

看似即時的下載和連接將改善生產流程、業務交互和客戶體驗，無論是虛擬的還是真實的。協同產品設計、貨物運輸和交付、智能城市、設備維護、機器學習、虛擬教育和培訓工具、自主車輛管理、機器人執行和無人機監控將變得更加強大、可定制和有效。

盡管5G正在推出，但全球工程師和實驗室已經在研究和開發下一代產品——6G，或者說下一代迭代的名字。這一新一代網絡預計將于2030年建成，但可能會更快地成為現實。主要期望是更大的帶寬，5G遇到的任何問題都將通過這一下一代網絡技術來解決。在這十年里，其他技術領域的進步可能會為通信技術提供新的途徑，以今天甚至無法想象的方式增強6G。

當今電信行業關注的一個問題是當前固定基礎設施（電纜、光纖和交換機）的現狀，以及固定端與快速發展的移動端之間的差距。近年來，大多數的進步都是在移動方面。固定網絡不具備處理更大更快的5G數據集的能力，更不用說除此之外還有什么了。結果是交換機和路由器的信號延遲。

華為未來網絡首席科學家、聯合國國際電信聯盟（ITU）2030年重點小組主席Richard li表示，未來基礎設施能力的研究是必要的。他在《IEEE信號處理通訊》（IEEE Signal Processing newsletter）的一篇文章《現在是思考5G之后會發生什么的時候了》中提出了這一評估。

文章作者Yang Li引用了Richard li的觀點：“下一代6G可能會帶來更高吞吐量要求的應用程序。Richard li說，未來幾年，自動駕駛汽車、大型機械式通信、觸覺互聯網和全息通信都將擺在桌面上。但目前的固定端無法承受即將到來的沖擊。”

Richard li說：“能夠支持6G的固定網絡，這是關鍵。”

區塊鏈

這一切都是關于真實性和確定性的，而且要有信息來證明這一點。

區塊鏈是一種分布式賬本技術，它提供了一種創建資產來源、特征和所有權及其在整個供應鏈中的路徑的安全和永久性數字記錄的方法。

這項技術提供了一個數字框架，通過它可以記錄、驗證和共享信息。

這一數字工具支持公共信息共享，以支持可核查的采購、安全、金融交易和合規。對個人和企業的好處有望在這十年里推動一個全新的交易關系標準。

對個人和企業的好處有望在這十年里推動一個全新的交易關系標準。

對個人和企業的好處有望在此十年中為交易關系推動一個全新的標準。

潛力是巨大的，各種規模的公司以及消費者和勞動力成員都將受益。

趨勢專家Everledger首席執行官兼創始人Leanne Kemp

“區塊鏈促進更大的透明度和更牢固的全球關系”

全球區塊鏈技術的領導者之一，Everledger的CEO兼創始人Leanne Kemp說，區塊鏈“在整個網絡中促進信任、透明度和責任感。”她指出；“這些都是在企業及其利益相關者之間建立關系的重要因素，無論其規模或位置如何。”

Kemp指出，與其他技術的發展是并行的，包括萬維網的發展，現在通過http協議連接全世界的企業和人們，以及使用smtp協議的標準安全平臺的出現。她將區塊鏈的采用視為推進交易和關系技術協議的下一步，無論參與者是在區塊內還是在世界各地。

Kemp對區塊鏈的愿景是，該技術將成為安全共享數據的全球標準。Kemp指出：“該工具有可能成為世界范圍內的分布式技術，為從原材料來源到最終消費者的供應鏈中的每個參與者帶來價值。”

“該工具有可能成為世界范圍內的分布式技術，為從原材料來源到最終消費者的供應鏈中的每個參與者帶來價值。”

Gartner副總裁David Furlonger表示，Gartner在2019年9月發布的一份報告中指出：“區塊鏈的業務影響將在五到十年內在大多數行業中發生變化。60％的CIO期望在未來三年內采用某種程度的區塊鏈技術。”

從區塊鏈的采用中獲得充分價值的關鍵是了解其組成部分。

在2019年10月的一篇文章“Gartner區塊鏈光譜的四個階段”中，Gartner撰稿人Kasey Panetta將區塊鏈描述為包含五個要素：分布、加密、不變性、標記化和權力下放。她說：“當這些元素結合在一起時，這些元素使組織能夠充分利用區塊鏈，允許兩個或多個互不相識的各方在數字環境中安全互動，并交換新形式的價值和資產。”

區塊鏈行業專家一致認為，人工智能、物聯網和自我主權身份（SSI）等多種技術的融合將推動區塊鏈的采用，并在未來10年內以指數級的速度擴大其應用。

這里的戰略信號指向了更大的東西——商業模式的演變，而不僅僅是技術的采用。

正如Panetta指出的，“區塊鏈增強的解決方案將導致商業模式的改變，因為自主代理獲得了獨立于人類進行商業互動和運作的能力。”

現在是開始探索和評估區塊鏈解決方案的時候了。現在采用關鍵方面將為企業更廣泛地采用做好準備，并有助于確定未來市場成功的突破口機會。

4、包裝與標簽

在過去的十年中，包裝和標簽已從商品元素轉變為滿足工業、商業和消費者客戶的關鍵期望的增值產品和解決方案。

在產品和服務交付方面，包裝運輸、卸貨、開箱和處理的經驗是與眾不同的。

這些解決方案的創新和增長將在未來10年內逐步升級。這種增長將帶來更大的壓力，以滿足與運輸特性、智能自動化、競爭成本，客戶喜好和產品價值有關的需求。

許多因素正在推動這一增長并影響行業創新，包括電子商務、數字化、可持續性，利潤壓力以及客戶對便利性、定制性、安全性和安全性的偏好。

包裝和標簽有潛力以多種方式為客戶提供價值，特別是節省成本，防止浪費和增加價值。

自動化、人工智能和區塊鏈領域的新技術正在為包裝行業創造機會，從而滿足了客戶和物流合作伙伴的無數需求。

無論您是從事包裝業務還是包裝和標簽用戶，這些解決方案均可用于品牌建設，客戶滿意度和忠誠度、安全性、安全性、物流、跟蹤，可持續性和便利性。

Sealed Air首席執行官Ted Doheny在接受麥肯錫咨詢公司Shekhar Varanasi采訪時表示，包裝正處于顛覆性技術的融合階段。

Doheny說：“那是因為一切都放在一個包裝中。一個包裹如何與想要知道里面的東西，何時裝滿，它有多重，是否被盜以及里面的物品即將到期的人溝通。”

他鼓勵公司考慮包裝與區塊鏈等技術之間的接口。“包裝公司可以使用數字工具來準確記錄包裝中的物品。我們可以擁有該信息并將其與客戶共享，以便他們可以跟蹤輸入并跟蹤包裝。通過提供這些信息，區塊鏈可以幫助我們增加價值。”

智能自動化要求以不同于以往人工操作的方式解決包裝問題。

Donheny說：“機器人的手可能不如人類的手柔軟。那么需要什么包裝？我們可能必須同時為機器人和人類設計。”

更多的零售包裝品牌將成為可持續發展的領導者，以響應客戶需求并推動包裝和標簽創新。將此理念進一步整合到設計，采購，生產，運輸和銷售實踐中，將標志著本十年在積極的供應鏈價值方面取得重大進展。

通用磨坊（General Mills）在2019年發布了戰略要務，承諾在2030年前或2030年前減少溫室氣體排放，可持續地使用源纖維包裝，通過設計利用100％可回收包裝并實現零垃圾填埋影響。

他們的工作包括積極研究，采購，開發和使用可再生資源中可回收的新材料。內部和協作計劃都有助于這一持續的承諾。

這些類型的努力，無論是內部開展的還是與行業合作伙伴共同進行的，都代表著重要的公司重點，資源和承諾，以及從項目心態向長期戰略業務模式的轉變。

通用磨坊（General Mills）可持續發展承諾

作為負責任的自然資源管家，我們旨在減少每種產品在整個生命周期中對環境的影響。幾種關鍵策略推動著我們減少包裝生產和廢物影響的工作。