百亿亿（Exascale）次计算

大思而后行。快速思考，真的很快！10的18次方。

这是当今世界上最大的超级计算机运算速度的5倍。

而美国正在努力！

百亿亿次计算的引人注目的案例

从改善决策到提高人类对世界和宇宙的了解，信息技术和应用科学工程在社会中起着至关重要的作用。超级计算或高性能计算（HPC）使科学家和工程师能够将美国科学和创新的可能性推向最前沿。使用基于HPC的建模和仿真，他们能够研究系统，这些系统由于其复杂性，规模，短暂的性质或所构成的危险，在现实世界中是不切实际或无法进行研究的。

应用基于HPC的先进建模和仿真功能对于执行DOE在科学和工程领域的任务以及DOE负责国家核储备的责任至关重要。在过去的几十年中，持续的技术投资为功能日益强大的HPC系统的开发提供了支持，从而获得了美国的领导地位以及巨大的经济，能源和国家安全利益。但是今天，随着其他国家/地区对HPC的投资增加，全球竞争力也在不断提高。

为了保持领先地位并应对经济影响领域和安全威胁方面的未来挑战，美国正在HPC中采取战略性举措-代码签名，建模和仿真，数据分析，机器学习和人工智能方面的先进技术的大融合。这种融合的成功取决于实现万亿级运算，这是计算的下一个飞跃。

亿亿级系统使内存，存储和计算能力的指数级增长将推动能源生产，存储和传输的突破。材料科学;添加剂制造;化学设计；人工智能和机器学习；癌症研究与治疗；地震风险评估；和许多其他领域。

借助百亿亿次计算，科学家和工程师将能够解决以前无法解决的问题，并且对美国人民和世界生活的影响将是深远的。

计算的里程碑

当今世界上最快的超级计算机可以解决数千万亿级的问题，即每秒1万亿次（1015）操作。尽管这些Petascale系统功能强大，但由于其解决问题的能力将使Exascale成为计算成就的下一个里程碑-它将给我们的日常生活带来深远的影响。

从最基本的意义上讲，百亿亿亿美元比万亿亿亿美元的速度快且功能强大。百亿亿次计算是指每秒执行十亿亿（五百万）次运算的能力。希腊语前缀“ exa”表示1,000乘以六倍。百亿分之一表示为10的18次方。

每秒百亿亿次运算，百亿亿次计算机将更真实地模拟涉及科学发现和国家安全的过程，例如精密医学，区域气候，增材制造，植物向生物燃料的转化，能源与用水之间的关系，看不见的事物材料发现和设计的物理学，宇宙的基本力以及其他众多方面。

战略伙伴关系

由DOE领导的亿亿级计算倡议（ECI）是两个DOE组织，科学办公室（SC）和国家核安全局（NNSA）之间的合作伙伴关系，于2016年成立，以加速研究，开发，获取和部署项目在2020年代初至中期向DOE实验室提供百亿亿次计算能力。

ECI的三个主要组成部分

某些计划办公室应用程序的开发：美国能源部科学，生物与环境研究办公室计划和基础能源科学计划以及美国能源部国家核安全局

Exascale系统采购项目和设施：ALCF-3（极光），OLCF-5（边境），ASC ATS-4（埃尔卡皮坦）

万亿级计算项目

ECI由三个主要部分组成：（1）SC和NNSA计算机设施的场地准备投资；（2）在此时间范围内交付百亿亿次系统所需的计算机供应商非经常性工程活动；以及（3）百亿万亿计算项目（ECP） ），于2016年启动，将研究，开发和部署活动整合在一起，成为强大的百亿亿次计算生态系统的一部分，以确保该国具有持久的百亿万万分之一计算能力。

ECP是一个为期7年的项目，致力于在DOE计算设施上交付特定的应用程序，软件产品和结果。这些元素与特定硬件技术的集成，以实现百亿亿次计费系统的成功，是ECP成功的基础。

ECP的结果是加速交付了强大的百亿亿次计算生态系统，以提供突破性的解决方案，以解决我们在科学发现，能源保证，经济竞争力和国家安全方面最关键的挑战。因此，目标不仅仅是确保功能更强大的计算系统。

ECP旨在从各种各样的应用程序（“具有能力的”）中创建更有价值，更快速的见解，这要求美国能源部在所有方法，软件工具和支持ECP的计算技术上都具有更高水平的固有效力。实验室（“生态系统”）。

具体来说，需要高级领导力计算功能才能发现可持续未来所需的新能源解决方案，通过科学探索扩展我们对自然界的了解，在科学和工程领域保持积极的努力，将其作为国家经济繁荣的基石，提供新技术以推进能源部的使命，以及保持先进技术的世界领先地位。

ECP的领导团队拥有来自DOE最大的六个国家实验室的工作人员，但是总的来说，该项目有17个DOE实验室中的15个参与。如今，ECP由大约1,000名研究人员，科学家，参与的美国HPC系统公司和项目管理专家组成，以支持该项目的关键研究重点领域：应用程序开发，软件技术以及硬件和集成。ECP还将在帮助推动整个美国HPC生态系统中的新培训计划发挥关键作用，以使应用程序开发人员，研究人员和科学家们能够充分利用下一代亿亿级环境的优势。

ECP促成美国技术发展革命：科学发现；卫生保健;与能源，经济和国家安全。

百亿亿美元级产品和解决方案

ECP正在生产应用程序，软件堆栈和百亿亿次硬件技术，以形成一个强大的百亿万次计算生态系统。

展望未来

百亿亿次计算项目（ECP）是一项积极的研究，开发和部署项目，专注于交付DOE关键任务应用程序，集成软件堆栈和百亿亿次硬件技术的进步。这些产品已部署到百亿亿级级机器上的DOE高性能计算（HPC）设施，最终将在百亿级系统上实施，这些系统可以应对美国在国家安全，能源保障，经济竞争力，医疗保健，和科学发现。

应用领域

具有Exascale能力的应用程序是ECP的基础，将成为解决方案和洞察力的工具，以解决关键的国家挑战以及新兴的技术领域，例如机器学习和人工智能。迄今为止难以解决的问题将通过ECP应用程序解决。

活动摘要：

24年的应用程序开发团队已积极从事目标开发和功能支持达3年之久。

该应用程序是具有相关的“科学工作率”目标的明确定义的亿亿级挑战问题目标。

百亿亿次级系统（Summit，Sierra）的初步性能经验超出了预期。

2020年研究和市场报告援引MindCommerce的话说，混合系统的出现将在同一计算平台上，同时使用量子CPU和传统CPU。

Research and Markets对该技术的评价很高，在他们的报告中写道：“下一代计算系统将提供两全其美的优点：高速通用计算与针对特定情况的特定的超高性能相结合，将仍然无法满足某些任务在可预见的未来进行二进制计算”。

“…亿亿次超级计算机将更加逼真地模拟精密医学，区域气候，增材制造，植物向生物燃料的转化，能源与水利用之间的关系，材料发现和设计中看不见的物理学、宇宙等等。”（ exascaleproject.org）

量子计算

如果我们能想象...

迄今为止，由于计算机收到计算机的计算能力--内存和速度的限制，人类一直无法使用技术来解决问题。随着量子计算的进步，以及商用应用程序的机会不断增加，这一挑战成为想像要解决的问题之一。

量子计算是以量子比特为基础的。每一个量子比特的计算能力都是线性比特的两倍。计算能力的增长代表着巨大的潜力。

从某种意义上说，量子计算并不比传统方法更好，而是有所不同。它可以解决的问题种类不同于当今广泛采用的方法所能很好地解决的问题。

量子计算的本质不仅仅是速度。量子计算机使大型数据集的复杂建模和仿真功能成为可能。这些能力包括人工智能、分子建模、密码学、金融建模、天气预报和粒子物理。

另一方面，网络安全专家警告说，必须采用加密策略来应对基于量子的攻击。

量子计算已经在资金充裕的科学和技术设计环境中使用，全球数百家组织正在开发，测试和使用量子计算。

对物料搬运和物流行业的影响包括自动驾驶汽车和机器人技术的发展，用于工业环境的新材料的开发以及增强现实和虚拟现实应用的发展。

在接下来的十年里，量子计算、编程和问题解决的发现和创新将带来商业化和影响力的创新和解决方案。

如果我们只能想象...。

5G宽带及超越

到2020年，美国只有不到30个城市拥有5G宽带服务，甚至那些城市也没有完全覆盖。拥有该服务的客户将体验到更快的速度和更低的延迟，从而提高了数据捕获和使用的能力。

看似即时的下载和连接将改善生产流程、业务交互和客户体验，无论是虚拟的还是真实的。协同产品设计、货物运输和交付、智能城市、设备维护、机器学习、虚拟教育和培训工具、自主车辆管理、机器人执行和无人机监控将变得更加强大、可定制和有效。

尽管5G正在推出，但全球工程师和实验室已经在研究和开发下一代产品——6G，或者说下一代迭代的名字。这一新一代网络预计将于2030年建成，但可能会更快地成为现实。主要期望是更大的带宽，5G遇到的任何问题都将通过这一下一代网络技术来解决。在这十年里，其他技术领域的进步可能会为通信技术提供新的途径，以今天甚至无法想象的方式增强6G。

当今电信行业关注的一个问题是当前固定基础设施（电缆、光纤和交换机）的现状，以及固定端与快速发展的移动端之间的差距。近年来，大多数的进步都是在移动方面。固定网络不具备处理更大更快的5G数据集的能力，更不用说除此之外还有什么了。结果是交换机和路由器的信号延迟。

华为未来网络首席科学家、联合国国际电信联盟（ITU）2030年重点小组主席Richard li表示，未来基础设施能力的研究是必要的。他在《IEEE信号处理通讯》（IEEE Signal Processing newsletter）的一篇文章《现在是思考5G之后会发生什么的时候了》中提出了这一评估。

文章作者Yang Li引用了Richard li的观点：“下一代6G可能会带来更高吞吐量要求的应用程序。Richard li说，未来几年，自动驾驶汽车、大型机械式通信、触觉互联网和全息通信都将摆在桌面上。但目前的固定端无法承受即将到来的冲击。”

Richard li说：“能够支持6G的固定网络，这是关键。”

区块链

这一切都是关于真实性和确定性的，而且要有信息来证明这一点。

区块链是一种分布式账本技术，它提供了一种创建资产来源、特征和所有权及其在整个供应链中的路径的安全和永久性数字记录的方法。

这项技术提供了一个数字框架，通过它可以记录、验证和共享信息。

这一数字工具支持公共信息共享，以支持可核查的采购、安全、金融交易和合规。对个人和企业的好处有望在这十年里推动一个全新的交易关系标准。

对个人和企业的好处有望在这十年里推动一个全新的交易关系标准。

对个人和企业的好处有望在此十年中为交易关系推动一个全新的标准。

潜力是巨大的，各种规模的公司以及消费者和劳动力成员都将受益。

趋势专家Everledger首席执行官兼创始人Leanne Kemp

“区块链促进更大的透明度和更牢固的全球关系”

全球区块链技术的领导者之一，Everledger的CEO兼创始人Leanne Kemp说，区块链“在整个网络中促进信任、透明度和责任感。”她指出；“这些都是在企业及其利益相关者之间建立关系的重要因素，无论其规模或位置如何。”

Kemp指出，与其他技术的发展是并行的，包括万维网的发展，现在通过http协议连接全世界的企业和人们，以及使用smtp协议的标准安全平台的出现。她将区块链的采用视为推进交易和关系技术协议的下一步，无论参与者是在区块内还是在世界各地。

Kemp对区块链的愿景是，该技术将成为安全共享数据的全球标准。Kemp指出：“该工具有可能成为世界范围内的分布式技术，为从原材料来源到最终消费者的供应链中的每个参与者带来价值。”

“该工具有可能成为世界范围内的分布式技术，为从原材料来源到最终消费者的供应链中的每个参与者带来价值。”

Gartner副总裁David Furlonger表示，Gartner在2019年9月发布的一份报告中指出：“区块链的业务影响将在五到十年内在大多数行业中发生变化。60％的CIO期望在未来三年内采用某种程度的区块链技术。”

从区块链的采用中获得充分价值的关键是了解其组成部分。

在2019年10月的一篇文章“Gartner区块链光谱的四个阶段”中，Gartner撰稿人Kasey Panetta将区块链描述为包含五个要素：分布、加密、不变性、标记化和权力下放。她说：“当这些元素结合在一起时，这些元素使组织能够充分利用区块链，允许两个或多个互不相识的各方在数字环境中安全互动，并交换新形式的价值和资产。”

区块链行业专家一致认为，人工智能、物联网和自我主权身份（SSI）等多种技术的融合将推动区块链的采用，并在未来10年内以指数级的速度扩大其应用。

这里的战略信号指向了更大的东西——商业模式的演变，而不仅仅是技术的采用。

正如Panetta指出的，“区块链增强的解决方案将导致商业模式的改变，因为自主代理获得了独立于人类进行商业互动和运作的能力。”

现在是开始探索和评估区块链解决方案的时候了。现在采用关键方面将为企业更广泛地采用做好准备，并有助于确定未来市场成功的突破口机会。

4、包装与标签

在过去的十年中，包装和标签已从商品元素转变为满足工业、商业和消费者客户的关键期望的增值产品和解决方案。

在产品和服务交付方面，包装运输、卸货、开箱和处理的经验是与众不同的。

这些解决方案的创新和增长将在未来10年内逐步升级。这种增长将带来更大的压力，以满足与运输特性、智能自动化、竞争成本，客户喜好和产品价值有关的需求。

许多因素正在推动这一增长并影响行业创新，包括电子商务、数字化、可持续性，利润压力以及客户对便利性、定制性、安全性和安全性的偏好。

包装和标签有潜力以多种方式为客户提供价值，特别是节省成本，防止浪费和增加价值。

自动化、人工智能和区块链领域的新技术正在为包装行业创造机会，从而满足了客户和物流合作伙伴的无数需求。

无论您是从事包装业务还是包装和标签用户，这些解决方案均可用于品牌建设，客户满意度和忠诚度、安全性、安全性、物流、跟踪，可持续性和便利性。

Sealed Air首席执行官Ted Doheny在接受麦肯锡咨询公司Shekhar Varanasi采访时表示，包装正处于颠覆性技术的融合阶段。

Doheny说：“那是因为一切都放在一个包装中。一个包裹如何与想要知道里面的东西，何时装满，它有多重，是否被盗以及里面的物品即将到期的人沟通。”

他鼓励公司考虑包装与区块链等技术之间的接口。“包装公司可以使用数字工具来准确记录包装中的物品。我们可以拥有该信息并将其与客户共享，以便他们可以跟踪输入并跟踪包装。通过提供这些信息，区块链可以帮助我们增加价值。”

智能自动化要求以不同于以往人工操作的方式解决包装问题。

Donheny说：“机器人的手可能不如人类的手柔软。那么需要什么包装？我们可能必须同时为机器人和人类设计。”

更多的零售包装品牌将成为可持续发展的领导者，以响应客户需求并推动包装和标签创新。将此理念进一步整合到设计，采购，生产，运输和销售实践中，将标志着本十年在积极的供应链价值方面取得重大进展。

通用磨坊（General Mills）在2019年发布了战略要务，承诺在2030年前或2030年前减少温室气体排放，可持续地使用源纤维包装，通过设计利用100％可回收包装并实现零垃圾填埋影响。

他们的工作包括积极研究，采购，开发和使用可再生资源中可回收的新材料。内部和协作计划都有助于这一持续的承诺。

这些类型的努力，无论是内部开展的还是与行业合作伙伴共同进行的，都代表着重要的公司重点，资源和承诺，以及从项目心态向长期战略业务模式的转变。

通用磨坊（General Mills）可持续发展承诺

作为负责任的自然资源管家，我们旨在减少每种产品在整个生命周期中对环境的影响。几种关键策略推动着我们减少包装生产和废物影响的工作。