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.

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.

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).

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.