Главные инженерные достижения 21 века:
Большой адронный коллайдер
Несколько проектов XXI века реализовано от карликового размера до масштабного большого адронного коллайдера. Построенный с 1998 до 2008 года сотнями блестящих умов коллайдер является одним из самых передовых научно-исследовательских проектов, которые когда-либо создавались. Его цель состоит в том, чтобы доказать или опровергнуть существование бозона Хиггса и других частиц физики соответствующих теорий. Коллайдер разгоняет две частицы высоких энергий в противоположных направлениях через кольцо 27-километрой длины для того, чтобы им столкнуться и наблюдать последствия. Частицы движутся почти со скоростью света в двух сверхвысоких вакуумных трубках и взаимодействуют с мощными магнитными полями, поддерживаемые с помощью сверхпроводящих электромагнитов. Эти электромагниты специально охлажденные до температуры холоднее, чем космическое пространство до -271.3 ° C и специальных электрических кабелей, которые поддерживают сверхпроводящее состояние.
Интересный факт: совпадение данных, подтверждающих наличие частицы Хиггса было проанализировано крупнейшей в мире вычислительной сеткой в 2012 году, состоящий из 170 вычислительных средств в 36 странах.
Самая большая плотина
Плотина «Три ущелья» образовала гидроэлектростанцию, занимающую всю ширину реки Янцзы недалеко от города Саньдоупин, Китай. Рассматривается как подвиг исторического масштаба со стороны китайского правительства и является крупнейшей электростанцией в мире, производящей в общей сложности 22 500 МВт (в 11 раз больше, чем Плотина Гувера) электроэнергии. Представляет из себя массивную конструкцию 2335 м в длину, 185 м над уровнем моря. 13 городов и свыше 1600 деревень были затоплены под водохранилище, что считается крупнейшим в своем роде. Стоимость всего проекта 62 млрд долларов. 
Самое высокое строение Бурдж Халифа
Самое высокое строение находится в Дубай, Объединенные Арабские Эмираты. Название Бурдж Халифа в переводе «Башня Халифа», является самым высоким из всех небоскребов, высотой 829.8 м. Официально открыта в январе 2010 года, Бурдж Дубай является центральным местом основного делового района Дубая. Всё в башне рекордное: наибольшая высота, высокая открытая смотровая, прозрачный пол, высокоскоростной лифт. Стиль архитектуры производный от структурирования системы исламского государства.
Виадук Мийо – самый высокий мост
Виадук Мийо во Франции является самым высоким мостом во всей человеческой цивилизации. Одна из его опор имеет высоту 341 метр. Мост охватывает долину реки Тарн вблизи Мийо в южной части Франции и представляет выдающуюся целостную структуру, с учетом её стройной элегантности.
Защита данных по модели Data Trusts
По данным Accenture, за время пандемии количество кибератак заметно выросло. Только первой половине 2020 года было взломано 36 млрд учетных записей и аккаунтов. Мы стали хранить гораздо больше данных в Сети, работать онлайн и пользоваться корпоративными сервисами с личных устройств. В итоге многие компании пострадали от утечек и вынуждены были усилить кибербезопасность.
Но причина утечек может быть не только в слабой защите данных, но и в том, что сама модель их сбора и хранения устарела. Data Trusts — «доверительное хранение данных» — новый подход, который может все изменить. В этом случае создается особый доверительный фонд, который хранит и управляет данными людей по их поручению и от их имени.
По словам представителей Mozilla, принцип доверительного управления данных подразумевает, что вы передаете свои данные тому, кто распоряжается ими в ваших же интересах. При этом все данные хранятся в одном месте, а сервисы, которыми вы пользуетесь, получают к ним доступ на ваших условиях. Доверительный фонд несет полную юридическую ответственность за соблюдение ваших интересов и приватности.
Малокодовая разработка
Малокодовая разработка — это тип разработки ПО и веб-приложений, похожий на сборку конструктора Lego: вы как будто собираете приложение из отдельных деталей.
Мир программирования наполнен стандартами, политиками, правилами и процедурами, которые постоянно обновляются и усложняются. Все это затрудняет внедрение новых решений как для компаний, так и для разработчиков. Малокодовая разработка решают эту проблему: в ней нет сложного кода. Даже если клиент не разбирается в программировании, он сможет понять и самостоятельно настроить свой проект.
Малокодовая разработка — это отличное решение для разработки корпоративного программного обеспечения и помощи компаниям, которые стремятся к цифровой трансформации. Тем не менее, даже в 2019 году малокодовая разработка будет полезна только в стандартных для бизнеса ситуациях. Если компании нужны сложные и комплексные решения, применить малокодовую разработку не удастся.
3D-печать
Во время пандемии COVID-19 аддитивные технологии стали выгодной альтернативой традиционному производству, требующему огромных инвестиций и ресурсов. Еще одно весомое преимущество — значительно меньший уровень отходов.
По данным Grand View Research, объем мирового рынка 3D-печати в 2019 году оценивался в $11,58 млрд, а с 2020 по 2027 год его среднегодовой прирост составит более 14%. К 2027 году в мире будет 8 млн 3D-принтеров — почти в шесть раз больше, чем в 2018-м. 77% из них приходится на промышленные принтеры. С помощью 3D-печати уже создают одежду и обувь, предметы интерьера, механические детали и даже протезы. На 3D-принтерах печатают многие детали для двигателей Rutherford, устанавливаемых на ракете-носителе Electron.
Безопасно ли печатать двигатели самолетов на 3D-принтере
В медицине и здравоохранении на 3D-принтерах печатают кабели и другие детали для медицинского оборудования. Еще один удивительный эксперимент — 3D-печать фрагментов человеческих костей прямо в организме, вместо поврежденных или утраченных. Для этого используют специальные биосовместимые чернила.
Аддитивные технологии применяются в архитектуре: из отпечатанных деталей возводят целые каркасные дома, что делает их намного дешевле обычных аналогов. Как пишет The Guardian, в калифорнийской Коачелла Вэлли такими застроили целый микрорайон. Компания-застройщик Mighty Buildings утверждает, что это позволило сэкономить 95% рабочего времени строителей.
Выпуск YouTube-канала «Индустрии 4.0», посвященный строительству домов с помощью 3D-печати
Сейчас мы в шаге от того, чтобы использовать 3D-печать для создания необходимых объектов на поверхности Луны, используя для этого лунную пыль. Это позволит значительно упростить колонизацию спутника: не придется доставлять туда тяжелые грузы и технику.
Смешанная реальность
Дополненная реальность (AR) и виртуальная реальность (VR) объединяются, формируя смешанную реальность. AR демонстрирует невероятный рост, благодаря интеграции в мобильные приложения. Именно из-за AR-приложений для смартфонов компании нанимают AR-разработчиков. В отличие от VR, AR-приложения, как правило, не требуют от аппаратного обеспечения высоких технических характеристик.
Многие говорят, что ниша VR на рынке уже заполнена с 2016 года, и эта технология не выходит за рамки игровой индустрии и сферы развлечений, однако сегодня ей найдено и иное применение. В 2019 году Walmart планирует использовать VR для обучения своих сотрудников обслуживанию клиентов. Так же армия США уже использует Microsoft HoloLens в целях военной подготовки.
Голосовой поиск и голосовые помощники
Распознавание голоса и NLP (нейролингвистическое программирование) у нейросетей достигло той стадии, когда голосовые помощники вполне способны заменить реальных людей или текстовый поиск. Google, Apple и Amazon вкладывают все больше ресурсов в развитие этого направления.
Сегодня мы вполне можем обойтись без текстового поиска: умные колонки и голосовые помощники ищут нужную нам информацию, запускают треки и подкасты, ставят напоминания и набирают номера. Голосовую навигацию используют в управлении беспилотниками, а голосовые чат-боты приходят на смену живым консультантам и операторам колл-центров.
Согласно отчету Google, 27% людей в мире используют голосовые помощники на смартфонах. По данным Adobe Analytics, 47% владельцев умных колонок используют их для поиска, 46% — прослушивания новостей, 34% — чтобы спросить адрес или получить инструкции. Google утверждает, что 62% заказывают с помощью умных колонок товары в сети.
С каждым годом голосовые помощники благодаря ИИ становятся все умнее. В 2013 они могли распознавать 77% произносимых слов, а сегодня — уже 97%. К примеру, когда алгоритм RankBrain от Google встречает новую поисковую фразу, он сам догадывается, что мог искать конкретный пользователь, а затем выдает наиболее подходящие ответы.
В марте Европейский совет по защите данных (EDPB) опубликовал рекомендации по виртуальным голосовым помощникам. В организации обеспокоены тем, какой объем данных они используют и соответствует ли использование этих данных регламенту GDPR. В частности, голосовых помощников все чаще используют для машинного обучения алгоритмов по распознаванию голоса, биометрической идентификации и составления профилей для таргетированной рекламы.
Архитектура Ice Lake-SP
Intel настолько долго выводила в производство и на рынок Ice Lake-SP, что мы уже не раз рассказывали об особенностях новых процессоров. Наиболее полно о них компания поведала ещё в прошлом году
Так что здесь выделим некоторые ключевые нововведения, которые являются важной частью платформы и с помощью которых компания будет дистанцировать новинки и от прошлого поколения Xeon, и от EPYC
Микроархитектура Sunny Cove, анонсированная в конце 2018 года, успела дважды «засветиться» в мобильных решениях и даже добралась до , перебравшись с 10-нм FinFET техпроцесса обратно на 14 нм. Никаких дополнений к строению ядер, которое описано по двум предыдущим ссылкам, в серверном варианте не предусмотрено. Они действительно стали «шире» и «глубже» за счёт увеличения практически всех кешей/буферов/регистров, а также входной и исполнительной частей конвейера и имеют более высокую степень параллелизма. Но в целом это очередная итерация Skylake, хотя и получившая итоговый прирост IPC на уровне 20% в сравнении с Cascade Lake-SP.
Внутренняя структура процессора не поменялась — это монолитный кристалл, в котором ядра и дополнительные агенты соединены mesh-сетью. Он стал больше и плотнее, но это не позволяет, к примеру, свободно наращивать размер L3-кешей и число ядер. Что, в свою очередь, отчасти компенсируется тем, что в кеш к соседу ходить быстрее и проще, и даже при межпроцессорном взаимодействии можно выиграть в задержках. В чиплетном дизайне, очевидно, будет неравномерность доступа при обращении к данным внутри одного чиплета или между ними. Интересно, как это будет подавать сама Intel в следующем поколении Xeon, Sapphire Rapids?
Новый контроллер памяти (КП) предлагает восемь каналов DDR4-3200, что существенно лучше, чем шесть каналов DDR4-2933 в Cascade Lake-SP, да и агентов для mesh-сети у него теперь четыре, то есть вдвое больше, чем раньше. Процессор всё так же можно разбить на два NUMA-домена (SNC2). Из нового — аппаратная поддержка полного прозрачного шифрования памяти Total Memory Encryption (TME) ключом 128-бит AES-XTS, который генерируется и хранится внутри CPU. Это аналог технологии AMD SME.
И так как Intel теперь стала единственным производителем 3D XPoint, память Optane останется эксклюзивом для её платформ. Как в виде DIMM, так и в виде SSD. И да, поддержка PCIe 4.0, с одной стороны, позволит, наконец, компании в полной мере воспользоваться преимуществами собственных Optane (P5800X) и SSD-накопителей (TLC и QLC, пока они окончательно не перешли к SK Hynix), включая высокоплотные EDSFF E1.L, а также свежих двухпортовых 100GbE-адаптеров E810 и FPGA Agilex. А с другой — ещё больше подстегнёт развитие экосистемы PCIe 4.0.
Тем не менее вокруг технологии сложилась небольшая экосистема: её поддержка есть в популярных гипервизорах, существует сразу несколько SDK, она реализована в Microsoft Azure и IBM Cloud и так далее. Ice Lake-SP значительно расширяет возможности использования SGX, так как максимальный размер анклава составляет от 8 до 512 Гбайт, но для большинства SKU этот показатель равен 64 Гбайт. Intel SGX отличается от AMD SEV, но тоже подходит для реализации полноценных конфиденциальных вычислений, федеративного обучения или обработки данных. А вот про что в своём докладе Intel не говорила, так это про аппаратные заплатки от последних уязвимостей. Видимо, считается, что всё в порядке.
Наконец, ещё один «конёк» Xeon, инструкции AVX-512, получил новые расширения, которые касаются работы с СУБД, (де-)компрессией и шифрованием. Опять-таки, не для всякого софта они полезны, но именно благодаря им Xeon может обгонять другие CPU по чистой производительности во многих аспектах. Расширения DL Boost для работы с ИИ тоже никуда не делись, а прирост в числе ядер вообще позволяет Intel говорить, что в некоторых задачах инференса Ice Lake-SP быстрее не только EPYC, что ожидаемо, но и GPU.
Что ещё более важно, инструкции SSE, AVX2 и AVX-512 разделены на лёгкие и тяжёлые, и для них принята разная политика управления частотами — лёгкие инструкции могут дольше работать на более высокой частоте. А переработка внутренней системы питания теперь позволяет ядрам, агентам, mesh-сети и процессору в целом быстрее переключаться между частотами и состояниями
Кроме того, RDT теперь позволяет динамически менять приоритизацию запущенных потоков и пропускной способности кеша и памяти.
Модельный ряд Intel Xeon Ice Lake-SP
Ice Lake-SP делят с Cooper Lake-SP сокет LGA4189, но их платформы не совместимы между собой. Ice Lake-SP ориентирован на массовый рынок 1- и 2-сокетных серверов и включает модели серий Silver, а не только Gold и Platinum, как Cooper Lake-SP. Серии Bronze в этом поколении на старте нет. При этом в сравнении с Cascade Lake-SP (Refresh) различий между оставшимися сериями стало меньше, но до «плоской» модели AMD для EPYC, где чипы отличаются только частотой, числом ядер и объёмом кеша, пока далеко.
Все процессоры Ice Lake-SP без дополнительных суффиксов в названии поддерживают 2-сокетные системы, имеют 2 FMA-порта AVX-512, включают SGX и TME, предлагают 64 линии PCIe 4.0 (бифуркация x16, x8, x4) и 8 каналов памяти DDR4, которые позволяют установить до 4 Тбайт DRAM (с 256-Гбайт модулями) или до 4 Тбайт Optane PMem 200. Суммарный объём памяти при одновременной установке DRAM и PMem достигает рекордных 6 Тбайт на сокет. Все прочие технологии, что были в Cascade Lake-SP, никуда не делись.
«Исключительной», как обычно, является младшая серия Silver, которая дешевле всех остальных. В ней есть только один CPU с поддержкой Optane PMem 200, урезаны скорости памяти (DDR4-2667 для 1DPC/2PC) и UPI (10,4 ГТ/с, причём линий только две), максимальный объём SGX-анклавов ограничен 8 Гбайт, а также отсутствуют Speed Select и некоторые второстепенные функции. Ограничение серии Gold 53xx по частоте памяти в сравнении (DDR4-2933 для 1DPC/2PC) с 63xx выглядит несколько искусственным. К тому же стартовый набор 53xx совсем маленький.
Самой многочисленной является серия 63xx. Её отличительные особенности: поддержка SGX-анклавов от 64 Гбайт и DDR4-3200 (1DPC) или DDR4-2933 (2DPC). У Platinum такие же анклавы, но для них работа в режиме DDR4-3200 официально поддерживается и для 2DPC (2 модуля на канал), хотя неофициально EPYC Milan, как мы ранее убедились, так тоже могут. К Platinum традиционно относятся модели с максимумом возможностей, и это касается не только числа ядер, частот и объёма кеша.
Всего в стартовой линейке представлено 19 базовых моделей. Но есть и ещё процессоры с дополнительными суффиксами в названии, которые по характеристикам могут заметно отличаться от моделей с тем же индексом, но без суффикса:
- H/HL — просто напомним, что это семейство Cooper Lake-SP, а не Ice Lake-SP;
- T — расширенный температурный режим, работа в течение 10 лет, «дружественность» к стандарту NEBS для работы в экстремальных условиях;
- Q — предлагаются более высокие базовые и Turbo-частоты, что актуально для HPC, но требуется СЖО, причём возможна работа с горячей водой (до +40 °C на входе);
- U — поддержка работы только в составе односокетных систем;
- S — поддержка SGX-анклавов объёмом до 512 Гбайт;
- Y — так как (SST-BF, SST-CP, SST-TF) в том или ином виде есть в большинстве новых CPU, теперь этот суффикс указывает на поддержку Performance Profile 2.0. SST-PP 2.0, в отличие от первой версии, позволяет задавать не только гарантированную минимальную базовую частоту для выбранной группы ядер и привязанным к ним нагрузкам, но и Turbo-частоту, в том числе для SSE с AVX-2 Light, AVX2 Heavy и AVX-512, а также позволяет динамически менять эти диапазоны.
- M — теперь этот суффикс означает не поддержку большего объёма памяти, а наличие оптимизаций частот AVX-инструкций для работы с медиаконтентом и ИИ-задачами;
- N — оптимизации для работы в сетевых решениях;
- V и P — ориентированы на виртуализацию и облачные системы SaaS и IaaS соответственно, предполагают типовой уровень нагрузки на CPU 70% и оптимизации со стороны SST-PP.
Так как двойные суффиксы не предусмотрены, то единичные модели, подпадающие сразу под несколько категорий, отнесены только к одной из них. Число специализированных моделей сравнимо с числом базовых. При этом на практике из всего модельного ряда действительно массовым станет небольшое число процессоров, а значительная часть поставок, надо полагать, как обычно, придётся и вовсе на кастомные решения.
Если сравнивать Ice Lake-SP с Cascade Lake-SP (Refresh) в целом, то минимальное число ядер поднялось с 6 до 8, TDP вырос с 70 до 105 Вт, а стартовая цена увеличилась с $213 до $501, так как Bronze больше нет. С максимумами ядер и TDP всё просто — они выросли с 28 до 40 и с 205 до 270 соответственно. Общая производительность благодаря приросту IPC и числа ядер от поколения к поколению, по данным Intel для старших Xeon Platinum 8280 и 8380, увеличилась примерно в 1,5 раза в обычных задачах, а в случае инференса для ИИ — в 1,74 раза, в том числе благодаря оптимизациям ПО.
Виртуальная и дополненная реальность
По данным Statista, рынок AR и VR в 2020 году оценивался в $18,8 млрд. Это в три раза больше, чем в 2016-м. Аналитики PwC в 2019 году прогнозировали, что число сотрудников, использующих VR и AR в своей работе, вырастет с 500 тыс. до 23 млн к 2030 году.
Сегодня эти технологии используют в здравоохранении — чтобы обучать хирургов или проводить операции с данными диагностики в виде голограмм и онлайн-консилиумом врачей. В начале февраля 2021 года Microsoft провела онлайн-трансляцию 12 операций, выполненных в MR — смешанной реальности. Хирурги из 13 стран смогли подключиться в режиме онлайн и видеть все данные диагностики в виде голограмм и консультировать друг друга.
В ретейле AR позволяет примерить товары, поместить мебель в интерьер перед покупкой, а также получать персонализированные предложения. К примеру, производитель игрушек Mattel (куклы Барби и др.) использует дополненную реальность для игрушечных машинок Hot Wheels. Покупатели могут направить свой смартфон на конкретную модель, чтобы поиграть с ней на любых поверхностях:
В IKEA с помощью VR-гарнитуры вы можете представить, как будет выглядеть ваша кухня с выбранной мебелью.
В образовании дополненная и виртуальная реальность помогают глубже вовлечь в процесс и в деталях смоделировать среду, которую изучают в классе. Технологию используют и в корпоративном обучении. Tyson Foods — международная корпорация по производству продуктов питания — применяет VR, чтобы обучать сотрудников технике безопасности на производстве. В результате производственных травм стало на 20% меньше.
Архитекторы и дизайнеры представляют проекты в масштабе 1:1 с помощью виртуальной и дополненной реальности вместо обычных 3D-рендеров:
ThyssenKrupp Elevator, поставщик транспортных систем, эскалаторов и лифтов, запустил в Азии и на Ближнем Востоке и залы виртуальной реальности с демонстрацией городских транспортных решений.
В автомобильной промышленности VR позволяет инженерам экспериментировать с дизайном и конструкцией новых моделей на стадии разработки концепта. Такой подход используют, к примеру, в Hyundai:
Но главной сферой, где виртуальная и дополненная реальность особенно востребованы, остаются игры и развлечения. Помимо VR-игр и симуляций, в разных странах действуют целые парки развлечений с использованием виртуальной реальности: например, Europa-Park в Германии или VR Star в Китае.
Быстрее всего в ближайшие семь лет будет расти рынок устройств с распознаванием жестов — перчатки для VR и AR: по данным Grand View Research, с 2021 по 2028 года ежегодный рост рынка составит в среднем 18%.
Платформа Whitley
Похожим образом происходит и обновление прошивок. Во время загрузки и после неё CPLD фактически контролирует ряд шин, включая SPI и SMBus, анализируя и фильтруя при необходимости их трафик. Таким образом можно избежать вмешательства в работу других компонентов: VRM, БП, бэкплейнов и т. д. А программируемость CPLD обеспечивает гибкость возможностей защиты для вендоров. Типичный и актуальный пример — контроль цепочки поставок, когда на заводе блокируется конфигурация железа и ПО, а разблокировка возможна только при вводе ключа, который передаётся уже конечному заказчику.
Прошивка CPLD и прочее ПО будут выложены в открытый доступ на GitHub под лицензией MIT, так что вендоры смогут свободно использовать её и подгонять под свои нужды. Правда, есть у этой медали и обратная сторона — PFR можно использовать не только для защиты платформы, но и для более жёсткой привязки конечного пользователя к решениям одного производителя. Хотя на первый взгляд это всё же более мягкий вариант, чем AMD PSB, где дозволено навсегда привязать CPU к железу конкретного вендора.
Интернет вещей (IoT)
IoT-приложения — это последнее достижение в программном обеспечении как на потребительском, так и на отраслевом уровне. Технология, которая связывает все технологии вместе, покажет экспоненциальный рост спроса во всех областях, связанных с безопасностью и обслуживанием клиентов. По оценкам PWC, более 90% автомобилей будут подключены к IoT к 2020 году. Ожидается, что это обеспечит дополнительную эффективность в сфере транспорта, логистики и цепочек поставок.
Расчеты бывшего исследователя CISCO Дэвида Эванса показывают, насколько распространенным станет Интернет вещей —каждую секунду к Интернету подключаются более 127 новых устройств. К Интернету вещей в 2018 году уже подключено больше 23,14 млрд. устройств. Ожидается, что к концу 2019 года это число возрастет до 26,66 млрд.
