Суперкомпьютеры: что это и для чего они нужны

Что такое суперкомпьютер

Это, как понятно из названия, чрезвычайно мощные компьютеры. Они непохожи на привычные нам персональные модели. Внешне это напоминает серверные, только серверы — это физическая память, а СК состоят также из тысяч процессоров, сотен гигабайт оперативной памяти и других составляющих.

Это множество многоядерных систем, объединенных сверхбыстрой локальной сетью. Размеры гигантов компьютерного инженеринга тоже немыслимы: они могут занимать нескольких помещениях размером с икеевский склад, размещаясь на нескольких этажах.

Зачем нужны суперкомпьютеры

Предназначение у таких машин может быть разным, от сложных математических расчетов до обработки колоссальных массивов данных, или даже моделирования искусственного интеллекта. Суперкомпьютеры используются для разработки промышленного оборудования, сложной электроники, синтеза новых материалов, моделирования космоса или экстремальных ситуаций, которые нежелательны в жизни: разрушительных краш-тестов, мощных катаклизмов, ядерного взрыва. А ещё именно суперкомпьютеры считывают информацию с огромной кучи датчиков и прогнозируют погоду и природные явления.

В чём измеряется производительность суперЭВМ

Ключевой фактор — количество флопс (число операций с плавающей точкой в секунду). Чтобы было понятнее, производительность ЭНИАК, первого компьютера в истории — 500 флопс. Простой персональный компьютер разгоняется до сотен миллиардов флопс, современный iPhone приближается к полутриллиону флопса, Play Station 4 — около 2 терафлопс (тера = триллион).

Суперкомпьютеры с нижних строчек топ-250 обладают мощностями в сотни квадриллионов флопс и выше, лидеры рейтинга измеряют свой ресурс в десятках петафлопс. Это сложно представить в уме, поэтому просто поверьте: это ОЧЕНЬ много.

Самые мощные суперЭВМ и их применение

Далее — о десятке мощнейших суперкомпьютеров по степени возрастания.

Cray CS-Storm (США)

Производительность: 3,57 петафлопс

Cray CS-Storm — это не просто суперкомпьютер. Это несколько десятков суперкомпьютеров. Все части располагаются отдельно. Так, местоположение центрального вообще никому неизвестно: его использует правительство США для неизвестных целей.

Остальные мощности задействуют для высокопроизводительных вычислений в области кибербезопасности, разведки, распознавания образов, обработки сейсмических данных, рендеринга и машинного обучения.

Vulcan – Blue Gene/Q (США)

Производительность: 4,29 петафлопс

Творение знаменитой компании IBM. «Вулкан» используют в научных исследованиях, энергетике, моделировании природных явлений и анализа данных. Мощностями этой машины могут пользоваться любые научные институты и компании по заблаговременной заявке.

Juqueen – Blue Gene/Q (Германия)

Производительность: 5 петафлопс

Второй по мощности суперкомпьютер в Европе, ещё одно детище IBM. Расположен гигант в крупном научно-исследовательском центре Европы и используется по прямому назначению: в научных исследованиях.

Stampede – PowerEdge C8220 (США)

Производительность: 5,16 петафлопс

А эта штука установлена в Техасе компанией Dell. 160 стоек открыты к услугам научных групп для суперточной томографии мозга, прогнозирования тектонических скачков и сложного изучения музыки и языка.

Piz Daint – Cray XC30 (Швейцария)

Производительность: 6,27 петафлопс

Самый мощный суперкомпьютер в Старом Свете. Используют его для исследований в области физики высоких энергий.

Mira – Blue Gene/Q (США)

Производительность: 8,56 петафлопс

И ещё одно детище IBM. Мощности «Миры» используют для климатического и сейсмического моделирования — так предсказывают глобальные изменения климата и землетрясения.

K Computer (Япония)

Производительность: 10,51 петафлопс

Некогда наимощнейшая суперЭВМ в мире. Японцы используют машину в своих исследованиях природных катаклизмов и для медицинских открытий.

Sequoia – Blue Gene/Q (США)

Производительность: 17,17 петафлопс

Снова продукт IBM. Система предназначена для моделирования ядерных взрывов, которые изучает Национальная администрация ядерной безопасности США, а также в космологическом моделировании и для создания модели человеческого сердца.

Titan – Cray XK7 (США)

Производительность: 17,59 петафлопс

Использовать это вычислительное чудовище в своих исследовательских проектах стремятся лучшие университеты и научные группы мира, но из сотен заявок к мощностям допускают единицы наиболее интересных, амбициозных и перспективных. В числе таковых моделирование поведения нейтронов внутри ядерного реактора, прогноз глобальных климатических изменений и другие важные для человечества проекты.

Tianhe-2 / Млечный путь-2 (Китай)

Производительность: 33,86 петафлопс, теоретический максимум — 54,9 петафлопс

С огромным отрывом это чудо китайской IT-мысли занимает пьедестал рейтинга. Tianhe-2 — это 16 тысяч узлов, больше 3 миллионов ядер, 1,4 петабайт ОЗУ и 720 квадратных метров площади. Служит «Млечный путь-2» исключительно на благо Китая, доступ к нему наглухо закрыт, а основной оператор – национальная армия КНР. Известно лишь, что в числе его основных функций — моделирование всего и вся, анализ данных и госбезопасность страны.