Суперкомпьютеры играют жизненно важную роль в научных исследованиях от помощи в прогнозировании изменения климата до открытия новых лекарств. Сейчас мы рассмотрим девять самых быстрых суперкомпьютеров на планете.
Суперкомпьютеры работают по тому же принципу, что и обычные компьютеры, но имеют гораздо более высокий уровень производительности и больше похожи на старые классические мэйнфреймы. В отличие от обычных настольных ПК или ноутбуков, они обрабатывают огромные наборы данных и выполняют вычисления с невероятной скоростью. По данным IBM, это самые быстрые компьютеры в мире, и для их работы требуется обширная инфраструктура, включая передовые системы охлаждения.
С точки зрения архитектуры они содержат гораздо больше компонентов, чем обычные ПК. Ваш ноутбук может иметь центральный процессор (ЦП) и графический процессор (ГП), но суперкомпьютер может иметь тысячи процессоров и графических процессоров, каждый из которых более мощный, чем тот, который находится в вашем ноутбуке.
Их производительность измеряется по количеству операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS). Производительность самых мощных суперкомпьютеров в мире сейчас превышает 1 экзафлопс — 1 квинтиллион (1018) флоп — в то время как обычные ПК и ноутбуки обычно имеют мощность в сотни гигафлопс — 1 триллион (109) флоп. Мы называем такие компьютеры экзафлопсными суперкомпьютерами.
Ученые часто используют суперкомпьютеры для решения задач по разработке лекарств и материалов, поскольку они могут обрабатывать большие объемы данных и выполнять вычисления с чрезвычайно высокой скоростью. Суперкомпьютеры также могут делать прогнозы (например, прогнозировать погоду) и даже играть в шахматы, как, например, классический суперкомпьютер Deep Blue от IBM, выпущенный в 1997 году.
Вот 9 самых мощных – на сегодняшний день суперкомпьютеров согласно последнему рейтингу TOP500.
1. El Capitan
- Местонахождение: Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, Калифорния, США.
- Производительность: 1742 петафлопс (1,742 эксафлопс)
- Компоненты: 24-ядерный процессор AMD EPYC 4-го поколения на базе гибридного процессора AMD Instinct MI300A.
- Запуск: ноябрь 2024 г.
Когда El Capitan в конце 2024 года стал работать на полную мощность, он стал самым мощным суперкомпьютером в мире и третьим экзафлопсным компьютером, построенным на Земле.
Суперкомпьютер, расположенный в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, будет выполнять задачи, направленные на защиту и обеспечение безопасности запасов ядерного оружия США. Он также используется для решения секретных задач, связанных с национальной безопасностью, в том числе с использованием искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения. Также будут исследоваться вопросы материаловедения и физики.
Суперкомпьютер изначально был заказан Министерством энергетики США в рамках программы CORAL-2 в качестве замены машины Sierra, построенной в 2018 году. Он имеет лучшую производительность
2. Frontier
- Местонахождение: Национальная лаборатория Ок-Ридж, Теннесси, США.
- Производительность: 1353 петафлопс (1,4 экзафлопс)
- Компоненты: 64-ядерный процессор AMD EPYC и графический процессор AMD Instinct MI250X.
- Запуск: август 2022 г.
Frontier, созданный суперкомпьютерным гигантом HPE Cray, теперь занимает второе место в списке и стал первым в мире экзафлопсным компьютером, когда он появится в 2022 году. По данным IEEE Spectrum, ученые изначально планировали использовать Frontier для исследования рака, открытия лекарств, ядерного синтеза, экзотических материалов, разработки сверхэффективных двигателей и моделирования звездных взрывов.
По данным MIT Technology Review, в ближайшие годы ученые будут использовать Frontier для разработки новых транспортных и медицинских технологий. Эван Шнайдер, доцент кафедры вычислительной астрофизики в Университете Питтсбурга, рассказал MIT Tech Review, что он хотел смоделировать, как Млечный Путь развивается с течением времени.
3. Aurora
Местонахождение: Аргоннская национальная лаборатория, Иллинойс, США.
- Производительность: 1012 петафлопс (1,0 эксафлопс)
- Компоненты: ЦП серии Intel Xeon Max и графический процессор Intel Data Center Max Series.
- Запуск: июнь 2023 г.
Один из самых молодых суперкомпьютеров может стать и самым мощным. Aurora, расположенный в Argonne Leadership Computing Facility (ALCF), становится вторым экзафлопсным суперкомпьютером, когда-либо построенных. Представители ALCF заявляют, что у него есть потенциал для достижения 2 экзафлопс вычислительной мощности — в два раза больше, чем у Frontier.
Созданный в сотрудничестве с Intel и HPE, Aurora объединяет научные инструменты и аналитику, выполняет моделирование, а также использует искусственный интеллект (ИИ). Мощность «Авроры» позволяет ей создавать точные модели в самых разных областях: от прогнозов климата до материаловедения, сохранения энергии и ядерного синтеза. В частности, термоядерный синтез находится в центре внимания компании Aurora, которая, по мнению HPCWire, однажды может помочь раскрыть секреты термоядерной энергии.
4. Eagle
- Расположение: Microsoft Azure — облако/распределенное
- Производительность: 561 петафлопс (0,56 эксафлопс)
- Компоненты: процессор Intel Xeon Platinum 8480C 48C и графический процессор Nvidia H100.
- Запуск: август 2023 г.
Суперкомпьютер Microsoft Eagle расположен не в лаборатории, а в облаке, и доступ к нему может получить любой желающий через облачную платформу Microsoft Azure. Это распределенная сеть систем, которые в совокупности обладают достаточной мощностью, чтобы стать третьим по скорости суперкомпьютером в мире. Теоретически доступ к Eagle может получить любой, кто готов заплатить.
5. HPC6
- Местонахождение: Центр обработки данных Eni Green – Феррера-Эрбоньоне, Италия.
- Производительность: 477,9 петафлопс
- Компоненты: 64-ядерный процессор EPYC 3-го поколения с графическим процессором AMD Instinct MI250X.
- Запуск: ноябрь 2024 г.
Итальянская энергетическая компания Eni запустила самый мощный суперкомпьютер в Европе в ноябре 2024 года. Суперкомпьютер, получивший название HPC6, также является первым в мире промышленным суперкомпьютером и первой системой за пределами США, вошедшей в пятерку лучших. Усовершенствования инфраструктуры «зеленого» центра обработки данных Eni позволили повысить уровень производительности почти в 10 раз, с 70 петафлопс до пиковых 606 петафлопс. HPC6 предназначен для поддержки исследований в области декарбонизации и энергоэффективности.
Суперкомпьютер будет изучать геологию и динамику жидкости в хранилищах углекислого газа, а также разрабатывать высокопроизводительные батареи, оптимизировать цепочки поставок биотоплива, разрабатывать материалы для использования в биохимии и моделировать поведение плазмы при термоядерном синтезе с магнитным удержанием. Представители Eni также сообщили, что HPC6 имеет новую систему жидкостного охлаждения, которая использует «прямой» метод и способна рассеивать 96% выделяемого тепла.
6. Fugaku
- Местонахождение: Центр вычислительных наук RIKEN, Кобе, Япония.
- Производительность: 442 петафлопс (0,44 эксафлопс)
- Компоненты: Процессор A64FX.
- Запуск: июнь 2020 г.
Fugaku когда-то был самым мощным суперкомпьютером в мире (с июня 2020 года по июнь 2022 года) и входит в пятерку старейших систем в этом списке. Названный в честь действующего вулкана Фудзи, расположенного примерно в 60 милях (100 километрах) от Токио, он заменил суперкомпьютер Summit (№7 в списке), когда он впервые достиг вершины списка TOP500.
На протяжении многих лет ученые использовали Fugaku для решения нескольких важных исследовательских вопросов. Во время пандемии COVID-19 исследователи использовали его вычислительные способности, чтобы подтвердить, что маски из нетканого материала эффективно блокируют респираторные капли в воздухе, сообщает Nikkei Asia. По сообщениям японских новостей, Fugaku в настоящее время обучает крупномасштабную языковую модель японского искусственного интеллекта, используя в качестве модели ChatGPT.
7. Alpine
- Местонахождение: Швейцарский национальный суперкомпьютерный центр – Лугано, Швейцария.
- Производительность: 270 петафлопс
- Компоненты: Процессор Nvidia GH200 Grace Hopper.
- Запуск: сентябрь 2024 г.
Суперкомпьютер Alpine, запущенный в сентябре 2024 года, предназначен для обработки больших объемов данных, необходимых современной науке, и призван заменить предыдущий суперкомпьютер Piz Daint в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре (CSCS). Машина открыта для исследователей со всего мира.
Инфраструктура компьютера позволяет зарезервировать часть его вычислительной мощности для конкретных целей. Например, один «многофункциональный кластер» будет посвящен MeteoSwiss, швейцарскому федеральному ведомству по метеорологии и климату. Другой будет посвящен машинному обучению искусственного интеллекта. Мощность суперкомпьютера используется в таких учреждениях, как Федеральный технологический институт в Лозанне, Швейцария, Институт Пауля Шеррера (PSI) в Виллингене и Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды ( ECMWF) – дата-центр в Болонье, Италия.
8. LUMI
- Местоположение: Центр обработки данных CSC – Каяани, Финляндия.
- Производительность: 380 петафлопс (0,38 эксафлопс)
- Компоненты: 64-ядерный процессор AMD EPYC 3-го поколения и графический процессор AMD Instinct MI250X.
- Запуск: июнь 2021 г.
Компания LUMI со штаб-квартирой в Финляндии когда-то обладала самым мощным суперкомпьютером в Европе, а сейчас он является восьмым по скорости суперкомпьютером в мире. По словам представителей Европейского Союза (ЕС), он использует 100% возобновляемую гидроэлектроэнергию, а избыточное тепло используется для обогрева близлежащих зданий. Он начал пилотную эксплуатацию три года назад и заработал на полную мощность в феврале 2023 года.
Чиновники Финляндии ранее заявляли, что система, обозначенная как суперкомпьютер, исследователи могут использовать для совместных исследований по всей Европе. LUMI LUMI оптимизирован для рабочих нагрузок на основе искусственного интеллекта. LUMI также используется в качестве «партнера» для квантовых компьютеров, а именно двух систем под названием QAL 9000 и Helmi — обе базируются в Финляндии. Это партнерство в области квантовых и классических вычислений направлено на то, чтобы предоставить исследователям лучшие возможности современных квантовых компьютеров (которые сильно ограничены с точки зрения их будущего потенциала) и суперкомпьютеров.
9. Leonardo
Суперкомпьютер Леонардо. (Источник изображения: CINECA)
- Местонахождение: Центр обработки данных CINECA – Болонья, Италия.
- Производительность: 239 петафлопс (0,23 эксафлопс)
- Компоненты: 32-ядерный процессор Intel Xeon Platinum 8358 и графический процессор Nvidia A100.
- Запуск: ноябрь 2022 г.
Leonardo является частью суперкомпьютерной инициативы Европейского Союза EuroHPC и состоит из трех модулей, которые в совокупности делают его второй по скорости машиной в Европе. Организация, которой он принадлежит, CINCA, представляет собой консорциум итальянских университетов, государственных исследовательских центров и правительственных учреждений.
В мае 2023 года суперкомпьютер вступил в предсерийную подготовку, в ходе которой было представлено 80 проектов и отобрано 13. Затем, в августе, суперкомпьютер был запущен на полную мощность.