Могут изменить ход войны и разработать лекарство против ковида: что такое суперкомпьютеры и на что они способны

Сейчас никого не удивишь наличием компьютера дома или на работе. Однако существуют суперкомпьютеры – сверхмощные вычислительные машины, выполняющие триллионы операций в секунду.

Можуть змінити хід війни та розробити ліки проти ковіду: що таке суперкомп’ютери та на що вони здатні

Они позволяют создать вакцину от коронавируса, провести научные исследования или даже изменить ход войны. Что это за сверхмашины и где именно их используют, разобрали вместе с экспертами дата-центра Giga­Cen­ter. 

Что такое суперкомпьютер

Суперкомпьютер выполняет ту же функцию хранения и обработки информации, но в совсем других масштабах. В отличие от традиционных компьютеров, они содержат более одного центрального процессора (CPU). Эти процессоры сгруппированы в вычислительные узлы, иногда могут достигать отметки десятков тысяч. Благодаря этому они совершают операции в миллионы раз быстрее традиционного ноутбука или ПК.

До появления суперкомпьютеров скорость измерялась в IPS – Instruc­tions per sec­ond, то есть количество выполненных инструкций в секунду. Сегодня используют новую единицу – FLOPS, то есть количество операций с плавающей запятой в секунду. Чем выше это число, тем сильнее компьютер.

Первым суперкомпьютером мира считают машину ENIAC. Это электронный цифровой вычислитель, созданный в 1946 году. Он был размером с огромную комнату, и имел вес около 27 тонн. На его создание потратили около полумиллиона долларов.

Машина ENIAC

ENIAC была создана в военных целях. Ее использовали для шифрования и расшифровки секретных военных сообщений, что позволило изменить ход Второй мировой войны.

Для чего используют суперкомпьютер сегодня

Лучшие суперкомпьютеры заполняют целые комнаты, стоят миллионы и работают в тысячи раз быстрее вашего домашнего компьютера. Они обычно используются для решения сложных научных задач, связанных с большим количеством математических операций.

С их помощью специалисты прогнозируют погоду, моделируют поведение мозга и проектируют аэрокосмические транспортные средства. Некоторые используются для проверки устойчивости методов шифрования, прогнозирования изменений климата и даже для понимания Большого взрыва в начале Вселенной.

Также суперкомпьютеры применяют в медицине: в моделировании распространения гриппа, изобретении лекарства против рака и других болезней.

В 2022 году суперкомпьютер IBM Sum­mit в Национальной лаборатории Оук-Ридж в Теннесси обнаружил 77 лекарственных соединений для борьбы с коронавирусом.

Где находятся самые быстрые суперкомпьютеры

Рейтинг мощнейших суперкомпьютеров мира ведется с 1992 года. Треть самых мощных вычислительных машин из списка топ-500 расположены в Китае.

Но по суммарной вычислительной мощности лидирует США – более половины машин из списка.

На третьем месте – Япония, владеющая 7% сверхмашин из списка. За ней следует Германия, Франция, Канада и Великобритания.

Суперкомпьютеры также есть и в Украине. Как правило, они находятся в университетах и ​​исследовательских институтах.

Лучшие суперкомпьютеры 2023 года

В мире существует специализированный проект по составлению рейтинга 500 известнейших общественно-научных систем мира под названием «топ-500». Он был создан в 1993 году и актуализируется дважды в год.

Так, согласно рейтингу 2023 года, первое место занимает вычислительная машина Fron­tier, США.

Суперкомпьютер Fron­tier – экзофлопный. Это означает, что он выполняет около квинтиллиона (10^18) вычислений в секунду. Для сравнения айфон 16 выполняет в миллион раз меньше операций – 4 трлн (10^12).

Суперкомпьютер Fron­tier

Второе место занимает Фугаку, Япония. Fugaku принадлежит известной японской корпорации Fujit­su. Специалисты компании создали его для решения таких глобальных экологических проблем как изменения климата.

Внутри машины около 7,5 млн ядер, что позволяет выполнять 442 квадриллиона (10^15) вычислений в секунду.

Стоимость вычислительной машины – более $1 млрд, а общий вес – 700 тонн. Для сравнения столько весят 350 машин Tes­la.

На третьем месте – суперкомпьютер LUMI, Финляндия. Это самый быстрый и энергоэффективный суперкомпьютер в Европе, а также третий по скорости в мире. Создали его благодаря консорциуму десяти европейских стран: Финляндии, Бельгии, Чехии, Дании, Эстонии, Исландии, Норвегии, Польши, Швеции и Швейцарии.

Внутри LUMI более 1 млн. ядер центрального процессора, а общая мощность достигает 151,9 петафлопса. Его разработка стоила $144 млн.