10 siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay

Siêu máy tính là những cỗ máy chuyên dụng có thể thực hiện các phép tính với tốc độ nhanh hơn nhiều so với máy tính tiêu chuẩn. Chúng cung cấp mức hiệu suất cao cho phép các chính phủ và tổ chức giải quyết các vấn đề không thể thực hiện được với các máy tính thông thường.

Ảnh minh họa.

Chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm nghiên cứu khoa học, dự báo thời tiết, phân tích tài chính, mô phỏng vật lý và thăm dò dầu khí, đồng thời các siêu máy tính còn giúp các nhà khoa học khám phá các vật liệu xây dựng bền bỉ hơn, đồng thời, nghiên cứu protein của con người và hệ thống tế bào ở mức độ cực kỳ chi tiết.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về 10 siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay.

1. Siêu máy tính Fugaku (Nhật Bản)

Fugaku hiện là siêu máy tính mạnh nhất thế giới, được đặt tại Trung tâm Khoa học tính toán RIKEN, thành phố Kobe của Nhật Bản. Siêu máy tính này được phát triển bởi công ty nghiên cứu và phát triển bán dẫn, máy tính và truyền thông Fujitsu của Nhật Bản, với hiệu suất cao nhất theo lý thuyết lên tới 537 petaflops, tức là 537 triệu tỷ phép tính mỗi giây (petaflops là đơn vị đo sức mạnh tính toán, tương đương với 1 triệu tỷ phép tính mỗi giây).

Fugaku cũng là siêu máy tính đầu đầu tiên được cung cấp bởi bộ vi xử lý ARM, đây là công nghệ vi xử lý mới, sử dụng phương pháp xử lý đơn giản, ít tiêu tốn năng lượng hơn. Theo tiêu chuẩn đánh giá hiệu suất HPCG, hiệu suất của Fugaku vượt qua hiệu suất kết hợp của 4 siêu máy tính hàng đầu tiếp theo trên thế giới.

Đó là một thành tựu lớn đối với Chính phủ Nhật Bản, nhưng việc thiết kế một hệ thống mạnh mẽ như vậy không hề rẻ. Kể từ năm 2014, chính phủ đã chi khoảng 1 tỷ USD cho nghiên cứu và phát triển (R&D) và phát triển ứng dụng của dự án.

Fugaku chạy trên hai hệ điều hành song song là Linux và một hệ điều hành đa nhân có tên là IHK/McKernel. Linux xử lý các dịch vụ tương thích với giao diện hệ điều hành di động (POSIX), trong khi McKernel chạy các mô phỏng hiệu suất cao.

Nó được thiết kế để giải quyết các vấn đề khoa học và xã hội có mức độ ưu tiên cao, chẳng hạn như dự báo thời tiết, phát triển năng lượng sạch, phát triển thuốc, y học chính xác và khám phá các định luật cơ học lượng tử.

2. Siêu máy tính Summit (Mỹ)

Summit hiện là siêu máy tính mạnh thứ 2 trên thế giới, nó được đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ở bang Tennessee, Mỹ. Siêu máy tính này được phát triển bởi sự hợp tác của tập đoàn về công nghệ máy tính đa quốc gia IBM và tập đoàn đa quốc gia, chuyên về phát triển bộ xử lý đồ họa và công nghệ chipset cho các máy trạm, máy tính cá nhân, và các thiết bị di động NVIDIA của Mỹ và có sức mạnh xử lý 200 petaflops.

Trong đại dịch Covid-19 vừa qua, Bộ Năng lượng Mỹ đã sử dụng siêu máy tính Summit để tăng cường sức mạnh công nghệ nhằm tìm kiếm phương pháp điều trị bệnh Covid-19. Sức mạnh chiếc siêu máy tính này có thể giúp đẩy nhanh quá trình ức chế hoặc tấn công virus.

Siêu máy tính Summit được trang bị “bộ não trí tuệ nhân tạo” có thể phân tích vô số trường hợp mô phỏng để xác định các hỗn hợp thuốc nào có thể ngăn chặn virus Corona chủng mới (SARS-CoV-2) tấn công tế bào.

Siêu máy tính này được sử dụng để nghiên cứu trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm vật lý, năng lượng và chăm sóc sức khỏe. Summit cũng từng hỗ trợ nghiên cứu về bệnh Alzheimer, phân tích các gien có thể liên quan đến nghiện thuốc giảm đau Opiod và dự báo thời tiết nguy hiểm dựa trên mô phỏng khí hậu.

3. Siêu máy tính Sierra (Mỹ)

Sierra là siêu máy tính mạnh thứ 3 trên thế giới. Nó được đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ở California, Mỹ. Máy được phát triển bởi IBM và NVIDIA và có sức mạnh xử lý 125 petaflops. Nó được sử dụng để nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả vũ khí hạt nhân và biến đổi khí hậu.

Siêu máy tính Sierra cung cấp hiệu suất bền vững gấp 6 lần và hiệu suất khối lượng công việc gấp 7 lần so với siêu máy tính Sequoia tiền nhiệm. Nó kết hợp 2 loại chip xử lý là bộ xử lý Power 9 của IBM và GPU Volta của NVIDIA.

Sierra được thiết kế đặc biệt để đánh giá hiệu suất của các hệ thống vũ khí hạt nhân, các ứng dụng dự đoán trong quản lý kho dự trữ, chương trình kiểm tra độ tin cậy và bảo trì vũ khí hạt nhân của Mỹ mà không cần bất kỳ thử nghiệm hạt nhân nào.

4. Siêu máy tính Sunway TaihuLight (Trung Quốc)

Sunway TaihuLight hiện là siêu máy tính mạnh thứ 4 trên thế giới. Nó được đặt tại Trung tâm siêu máy tính quốc gia ở Vô Tích, Trung Quốc. Siêu máy tính này được phát triển bởi Trung tâm Nghiên cứu quốc gia về công nghệ và kỹ thuật máy tính Trung Quốc, có sức mạnh xử lý là 93 petaflops. Nó được sử dụng để nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm mô hình hóa khí hậu và khoa học hệ thống trái đất.

Sức mạnh tính toán của Sunway TaihuLight đến từ bộ xử lý trung tâm (CPU) SW26010 nhiều lõi tự sản xuất bao gồm cả các yếu tố xử lý điện toán và các yếu tố xử lý quản lý.

Một CPU SW26010 duy nhất cung cấp hiệu suất cao nhất hơn 3 teraflops nhờ có 260 phần tử xử lý (được tích hợp vào một CPU). Mỗi phần tử xử lý điện toán đều có một bộ nhớ vai trò là bộ nhớ đệm do người dùng kiểm soát, giúp giảm đáng kể tình trạng tắc nghẽn bộ nhớ trong hầu hết các ứng dụng.

Ngoài hỗ trợ nghiên cứu khoa học đời sống và nghiên cứu dược phẩm, TaihuLight đã được sử dụng để mô phỏng vũ trụ. Tuy nhiên, Trung Quốc đang cố gắng đạt được nhiều hơn thế, theo đó, quốc gia này đã tuyên bố mục tiêu trở thành nước dẫn đầu về trí tuệ nhân tạo (AI) vào năm 2030.

5. Siêu máy tính Tianhe-2A (Trung Quốc)

Tianhe-2A là siêu máy tính mạnh thứ 5 trên thế giới. Nó được đặt tại Trung tâm Siêu máy tính quốc gia ở Quảng Châu, Trung Quốc. Siêu máy tính này được phát triển bởi Đại học Công nghệ quốc phòng Trung Quốc, có sức mạnh xử lý 61 petaflops.

Trung Quốc đã chi 2,4 tỷ Nhân dân tệ (khoảng 390 triệu USD) để xây dựng siêu máy tính này. Hiện nay, nó chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng mô phỏng, phân tích các vấn đề liên quan đến bảo mật của chính phủ cũng như nghiên cứu khoa học vật liệu và kỹ thuật.

6. Siêu máy tính Frontera (Mỹ)

Frontera hiện là siêu máy tính mạnh thứ 6 trên thế giới. Nó được đặt tại Trung tâm Điện toán tiên tiến Texas ở bang Texas, Mỹ. Siêu máy tính này do tập đoàn công nghệ máy tính Dell của Mỹ phát triển và có sức mạnh xử lý 23,5 petaflops.

Frontera mở ra những khả năng mới trong kỹ thuật và nghiên cứu bằng cách cung cấp các tài nguyên tính toán mở rộng giúp các nhà khoa học dễ dàng giải quyết nhiều thách thức phức tạp trên nhiều lĩnh vực.

Frontera có 2 hệ thống điện toán: Hệ thống thứ nhất tập trung vào hiệu năng có độ chính xác kép trong khi hệ thống thứ hai tập trung vào điện toán bộ nhớ luồng có độ chính xác đơn. Nó cũng được tích hợp giao diện điện toán đám mây và nhiều nút ứng dụng để lưu trữ máy chủ ảo.

Siêu máy tính Frontera được sử dụng để nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm vật lý hạt và khoa học trái đất.

7. Siêu máy tính Piz Daint (Thụy Sĩ)

Piz Daint là siêu máy tính mạnh thứ 7 trên thế giới. Nó được đặt tại Trung tâm Siêu máy tính quốc gia Thụy Sĩ. Siêu máy tính này được phát triển bởi nhà sản xuất siêu máy tính Cray có trụ sở tại Seattle, Washington, Mỹ và có sức mạnh xử lý 21,2 petaflsop.

Siêu máy tính Piz Daint, được đặt tên theo ngọn núi Piz Daint ở dãy Alps của Thụy Sĩ, chạy trên bộ vi xử lý Intel Xeon E5-26xx và NVIDIA Tesla P100.

Siêu máy tính này được sử dụng để nghiên cứu trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm khoa học vật liệu và động lực học chất lỏng. Ngoài ra, nó có thể xử lý phân tích dữ liệu của một số dự án sử dụng nhiều dữ liệu nhất trên thế giới, chẳng hạn như dữ liệu được thu thập từ các thí nghiệm tại máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới đặt tại Thụy Sĩ.

8. Siêu máy tính Trinity (Mỹ)

Trinity hiện là siêu máy tính mạnh thứ 8 trên thế giới. Nó được đặt tại Phòng Thí nghiệm quốc gia Los Alamos ở New Mexico, Mỹ. Siêu máy tính này cũng được phát triển bởi nhà sản xuất siêu máy tính Cray và có sức mạnh xử lý 20,2 petaflops.

Siêu máy tính Trinity được xây dựng để cung cấp khả năng tính toán phi thường cho Cơ quan An ninh hạt nhân quốc gia Mỹ. Nó nhằm mục đích cải thiện độ chính xác hình học và vật lý trong mã mô phỏng vũ khí hạt nhân, đồng thời, đảm bảo rằng, kho dự trữ hạt nhân an toàn, bảo mật và hiệu quả. Siêu máy tính này cũng được sử dụng để nghiên cứu trong các lĩnh vực khác như mô hình hóa năng lượng và khí hậu.

9. Siêu máy tính AI Bridging Cloud Infrastructure (Nhật Bản)

AI Bridging Cloud Infrastructure là siêu máy tính mạnh thứ 9 trên thế giới. Nó được đặt tại Viện Khoa học và Công nghệ công nghiệp tiên tiến quốc gia ở Tokyo, Nhật Bản. Siêu máy tính này được phát triển bởi công ty nghiên cứu và phát triển bán dẫn, máy tính và truyền thông Fujitsu và có sức mạnh xử lý 19,9 petaflops.

Siêu máy tính AI Bridging Cloud Infrastructure được sử dụng để nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm trí tuệ nhân tạo và học máy.

10. Siêu máy tính SuperMUC-NG

SuperMUC-NG là siêu máy tính mạnh thứ 10 trên thế giới. Nó nằm ở Trung tâm Siêu máy tính Leibniz ở Đức. Siêu máy tính này do tập đoàn đa quốc gia về công nghệ máy tính Lenovo phát triển và có sức mạnh xử lý 19,5 petaflops.

Siêu máy tính SuperMUC-NG phục vụ các nhà khoa học châu Âu thuộc nhiều lĩnh vực, bao gồm phân tích bộ gen, động lực học chất lỏng, phân tích lực cơ bản vũ trụ, khoa học đời sống, y học và vật lý thiên văn.

Theo báo cáo của công ty nghiên cứu thị trường Technavio (Vương quốc Anh), thị trường siêu máy tính toàn cầu sẽ tăng lên 12,5 tỷ USD từ năm 2021 đến năm 2025, đạt tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 20% trong giai đoạn dự báo.

Việc sử dụng ngày càng nhiều các công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo, học máy và công nghệ đám mây là lý do chính đằng sau sự tăng trưởng này. Nhu cầu về các mô hình rất phức tạp để giải quyết các vấn đề vật lý, hóa học và môi trường phức tạp có thể đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng.

Nói chung, với các ứng dụng phức tạp ngày càng tăng trong tương lai gần, nhu cầu về siêu máy tính sẽ do đó tăng lên. Các tổ chức chính phủ dự kiến ​​sẽ là người dùng cuối tạo ra doanh thu cao nhất./.