Les 9 supercalculateurs les plus puissants au monde aujourd'hui

Les supercalculateurs fonctionnent selon les mêmes principes que les ordinateurs conventionnels, mais ont des performances supérieures et sont de plus grande taille, rappelant les ordinateurs classiques d'autrefois.

Contrairement aux ordinateurs de bureau ou portables, ils traitent d'énormes quantités de données et effectuent des calculs à des vitesses incroyables. Selon IBM, les supercalculateurs sont les machines les plus rapides au monde et nécessitent une infrastructure complexe pour fonctionner, notamment des systèmes de refroidissement avancés.

D'un point de vue architectural, les supercalculateurs sont équipés de composants plus puissants que les PC classiques. Alors qu'un ordinateur portable ne possède qu'une seule unité centrale de traitement (CPU) et une seule unité de traitement graphique (GPU), un supercalculateur peut intégrer des milliers de CPU et de GPU, chacun offrant des performances bien supérieures à celles des composants commerciaux classiques.

Leurs performances se mesurent en opérations en virgule flottante par seconde (FLOPS). Alors qu'un PC ou un ordinateur portable ne peut atteindre que quelques centaines de gigaFLOPS (des milliards de FLOPS), les supercalculateurs les plus puissants du monde ont aujourd'hui dépassé l'exaFLOP, soit un milliard de milliards (10¹⁸) de FLOPS. Les machines qui atteignent ce niveau sont appelées supercalculateurs exaflopiques.

Grâce à leur capacité à traiter d'énormes quantités de données à une vitesse fulgurante, les supercalculateurs sont devenus des outils indispensables dans de nombreux domaines scientifiques. Ils contribuent au développement de médicaments, à la découverte de nouveaux matériaux, à la prédiction météorologique et peuvent même « apprendre » à jouer aux échecs, comme Deep Blue, le légendaire supercalculateur IBM qui a vaincu le maître d'échecs russe Garry Kasparov en 1997.

1. Supercalculateur El Capitan

- Lieu : Laboratoire national Lawrence Livermore, Californie, États-Unis

- Performances : 1 742 pétaFLOPS (équivalent à 1 742 exaFLOPS)

- Composants : CPU AMD EPYC 24 cœurs de 4e génération intégré dans l'APU AMD Instinct MI300A

- Début de l'exploitation : novembre 2024

El Capitan est actuellement le supercalculateur le plus puissant au monde et la troisième machine exascale jamais déployée, officiellement mise en service fin 2024.

Situé au Laboratoire national Lawrence Livermore, le supercalculateur joue un rôle essentiel dans la protection et la sécurisation de l'arsenal nucléaire américain sans essais souterrains.

El Capitan prend également en charge des missions top secrètes liées à la sécurité nationale, notamment l’application de l’intelligence artificielle (IA) et de l’apprentissage automatique aux systèmes de défense avancés.

Ne se limitant pas au domaine militaire, El Capitan est également utilisé pour résoudre des problèmes scientifiques complexes, notamment en science des matériaux et en physique.

Le supercalculateur a été construit par le ministère américain de l'Énergie dans le cadre du programme CORAL-2, en remplacement de Sierra, un supercalculateur déployé en 2018. Avec ses performances de pointe, El Capitan marque un bond en avant majeur en matière de puissance de calcul, inaugurant une nouvelle ère de supercalcul exascale.

2. Supercalculateur Frontier

- Lieu : Laboratoire national d'Oak Ridge, Tennessee, États-Unis

- Performances : 1,353 pétaFLOPS (équivalent à 1,4 exaFLOPS)

- Composants : CPU AMD EPYC 64 cœurs et GPU AMD Instinct MI250X

- Début de l'exploitation : août 2022

Classé deuxième sur la liste des supercalculateurs les plus puissants au monde, Frontier, construit par HPE Cray, est entré dans l'histoire en devenant le premier supercalculateur exascale en 2022.

Selon le magazine technologique leader mondial IEEE Spectrum, Frontier a été conçu à l'origine pour soutenir la recherche avancée dans de nombreux domaines importants tels que le cancer, la découverte de médicaments, la fusion nucléaire, les nouveaux matériaux, la conception de moteurs ultra-efficaces et la simulation d'explosions stellaires dans l'univers.

À l'avenir, Frontier continuera de jouer un rôle clé dans la recherche scientifique, du développement de technologies de transport de nouvelle génération aux avancées médicales. De plus, ce supercalculateur servira à des simulations à grande échelle de l'univers.

Evan Schneider, professeur associé d'astrophysique à l'Université de Pittsburgh (États-Unis), a partagé avec MIT Tech Review qu'il prévoyait d'utiliser Frontier pour étudier l'évolution de la Voie lactée au fil du temps.

Avec ses performances exceptionnelles, Frontier est non seulement une étape importante dans le calcul haute performance, mais ouvre également une nouvelle ère pour la science et la technologie.

3. Supercalculateur Aurora

- Lieu : Laboratoire national d'Argonne, Illinois, États-Unis

- Performances : 1 012 pétaFLOPS (équivalent à 1,0 exaFLOPS)

- Composants : processeur Intel Xeon Max Series et GPU Intel Data Center Max Series

- Début de l'exploitation : juin 2023

Aurora, l'un des supercalculateurs les plus récents et les plus prometteurs de la liste, pourrait devenir la machine la plus puissante de la planète. Situé à l'Argonne Leadership Computing Facility (ALCF), Aurora est le troisième supercalculateur exaflopique jamais construit et, selon les représentants de l'ALCF, il peut atteindre 2 exaflops, soit le double des performances de Frontier.

Développé conjointement par Intel et HPE, Aurora prend en charge non seulement les outils et analyses scientifiques, mais réalise également des simulations complexes et exécute des algorithmes d'IA avancés. Grâce à sa puissance de calcul exceptionnelle, Aurora peut créer des modèles précis dans des domaines tels que la prévision climatique, la science des matériaux, le stockage d'énergie et la fusion nucléaire.

La fusion nucléaire est l'un des principaux axes de recherche d'Aurora, selon le site d'information sur le calcul haute performance HPCWire.

Les scientifiques espèrent qu’avec la puissance de ce superordinateur, le mystère de l’énergie de fusion à grande échelle sera bientôt résolu, ouvrant une nouvelle ère pour des sources d’énergie propres et durables.

4. Supercalculateur Eagle

- Emplacement : Microsoft Azure

- Performances : 561 pétaFLOPS (équivalent à 0,56 exaFLOPS)

- Composants : CPU Intel Xeon Platinum 8480C 48 cœurs et GPU Nvidia H100

- Début de l'exploitation : août 2023

Contrairement aux supercalculateurs traditionnels hébergés dans des laboratoires de recherche, Eagle de Microsoft est entièrement hébergé dans le cloud. Déployé via la plateforme Microsoft Azure, Eagle est non seulement l'un des supercalculateurs les plus rapides au monde, mais il est également accessible à toute personne prête à payer pour son utilisation.

En tant que réseau distribué de systèmes puissants, Eagle est suffisamment puissant pour se classer au quatrième rang des supercalculateurs les plus rapides au monde. Il s'agit d'une avancée majeure dans le cloud computing, où les supercalculateurs ne sont plus confinés aux laboratoires physiques, mais peuvent être déployés à distance pour servir la recherche, l'IA, la science des données et les travaux de simulation à l'échelle mondiale.

5. Supercalculateur HPC6

- Lieu : Eni Green Data Center, Ferrera Erbognone, Italie

- Performances : 477,9 pétaFLOPS (jusqu'à 606 pétaFLOPS)

- Composants : CPU AMD EPYC 64 cœurs de 3e génération dans le GPU AMD Instinct MI250X

- Début de l'exploitation : novembre 2024

En novembre 2024, le géant italien de l'énergie Eni a lancé HPC6, le supercalculateur le plus puissant d'Europe et le premier supercalculateur industriel au monde. Il s'agit du premier supercalculateur non américain à figurer parmi les cinq supercalculateurs les plus rapides au monde.

Grâce aux améliorations révolutionnaires apportées à l'infrastructure du centre de données Eni Green, les performances du HPC6 ont été presque décuplées, passant de 70 pétaflops à un maximum de 606 pétaflops. Le système est conçu pour soutenir la recherche sur la décarbonation et l'optimisation de l'efficacité énergétique, contribuant ainsi au développement durable.

HPC6 entreprendra de nombreuses tâches importantes dans des domaines scientifiques et technologiques avancés tels que la recherche géologique et la dynamique des fluides pour le stockage du CO₂, ainsi que le développement de batteries hautes performances, l'optimisation de la chaîne d'approvisionnement en biocarburants, le développement de matériaux pour les applications biochimiques et la simulation du comportement du plasma dans la fusion magnétiquement confinée, soutenant la recherche sur l'énergie de fusion.

Le HPC6 est également équipé d'un système de refroidissement liquide moderne, utilisant la méthode « directe » pour dissiper 96 % de la chaleur, améliorant ainsi les performances et économisant un maximum d'énergie.

Avec son énorme puissance de calcul et ses applications révolutionnaires, HPC6 n’est pas seulement la fierté de l’Europe, mais aussi une avancée majeure dans le domaine du supercalcul pour l’industrie et l’énergie propre.

6. Supercalculateur Fugaku

- Lieu : Centre Riken pour les sciences informatiques, Kobe, Japon

- Performances : 442 pétaFLOPS (équivalent à 0,44 exaFLOPS)

- Composants : CPU A64FX

- Début des opérations : juin 2020

Détenant le titre de supercalculateur le plus puissant du monde de juin 2020 à juin 2022, Fugaku reste l'un des systèmes les plus anciens de la liste des meilleurs supercalculateurs actuels.

Fugaku doit son nom au mont Fuji, volcan emblématique du Japon, situé à environ 100 kilomètres de Tokyo. Ce système a remplacé Summit, qui a pris pour la première fois la première place du classement TOP500 des supercalculateurs les plus puissants au monde.

Au fil des ans, Fugaku a été utilisé pour d'importantes recherches scientifiques. En particulier, pendant la pandémie de COVID-19, les scientifiques ont exploité la puissance de calcul de Fugaku pour simuler la propagation du virus.

Selon Nikkei Asia, ce superordinateur a permis de prouver que les masques en tissu non tissé sont plus efficaces pour bloquer les gouttelettes libérées dans l'air, contribuant ainsi à l'orientation de la politique de santé.

Aujourd'hui, Fugaku continue d'affirmer son rôle de pionnier en étant utilisé pour entraîner les grands modèles d'IA linguistique (LLM) du Japon, à l'instar de ChatGPT. Selon Japan News, cela s'inscrit dans la stratégie de développement de l'IA du Japon, visant à créer des modèles d'IA optimisés pour la langue et la culture japonaises.

Bien qu'il ne soit plus en tête du classement, Fugaku reste l'un des supercalculateurs les plus importants au monde, apportant de grandes contributions à la science, à la médecine et à l'IA.

7. Supercalculateur des Alpes

- Lieu : Centre national suisse de calcul intensif, Lugano, Suisse

- Performances : 270 pétaFLOPS (équivalent à 0,27 exaFLOPS)

- Composants : Processeur Nvidia GH200 Grace Hopper

- Début de l'exploitation : septembre 2024

Inauguré en septembre 2024, le supercalculateur Alps est l'une des machines de calcul les plus puissantes au monde, conçue pour traiter les quantités massives de données nécessaires à la science moderne.

Il remplace également le Piz Daint, l'ancien supercalculateur du Centre national suisse de calcul intensif (CSCS). Alps est notamment ouvert aux chercheurs du monde entier, contribuant ainsi à accélérer la recherche scientifique de pointe.

L'infrastructure d'Alps est conçue avec des capacités d'allocation de ressources flexibles, permettant à une partie de sa puissance de calcul d'être dédiée à différentes fins spécialisées.

Bien que le principal pôle alpin se trouve au CSCS, le système ne fonctionne pas depuis un seul site. Il est réparti entre plusieurs grands centres de recherche, dont l'École polytechnique fédérale de Lausanne, l'Institut Paul Scherrer (PSI) de Villingen et le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT) de Bologne, en Italie.

Le supercalculateur Alps est non seulement une puissante machine de calcul, mais aussi un centre de recherche scientifique ouvert, au service de domaines allant de la météorologie à l'IA. Grâce à son architecture flexible et à son réseau distribué, Alps contribue à façonner l'avenir de la science et de la technologie à l'échelle mondiale.

8. Supercalculateur LUMI

- Emplacement : Centre de données CSC, Kajaani, Finlande

- Performances : 380 pétaFLOPS (équivalent à 0,38 exaFLOPS)

- Composants : CPU AMD EPYC 64 cœurs de 3e génération et GPU AMD Instinct MI250X

- Début de l'exploitation : juin 2021

Basé en Finlande, LUMI était autrefois le supercalculateur le plus puissant d'Europe et est aujourd'hui le huitième plus rapide au monde. Il fonctionne à 100 % à l'énergie hydroélectrique renouvelable et sa chaleur résiduelle est utilisée pour chauffer les bâtiments voisins, selon les responsables de l'Union européenne (UE). Les tests ont débuté en juin 2021 et devraient être pleinement opérationnels en février 2023.

LUMI n’est pas seulement un supercalculateur puissant, mais il est également conçu pour servir les chercheurs de toute l’Europe, en promouvant des projets de collaboration scientifique à grande échelle.

Le système est spécifiquement optimisé pour les charges de travail basées sur l'IA, accélérant l'analyse et la simulation avancées des données, ont déclaré précédemment les responsables.

L'une des avancées majeures de LUMI réside dans son rôle de combinaison de la puissance du supercalcul et de l'informatique quantique. LUMI est notamment partenaire de deux systèmes d'informatique quantique finlandais, QAL 9000 et Helmi.

Cette collaboration aide les scientifiques à exploiter le potentiel de l’informatique quantique, même si la technologie est encore limitée par rapport à ce qu’elle pourrait accomplir à l’avenir.

La combinaison de l’informatique quantique et des supercalculateurs comme LUMI crée un système plus puissant qui prend en charge la recherche de pointe dans des domaines tels que la chimie quantique, la simulation des matériaux et l’optimisation de l’IA.

LUMI n’est pas seulement un supercalculateur d’IA avancé, mais également un pont entre l’informatique classique et quantique, offrant aux chercheurs les outils les plus puissants disponibles aujourd’hui pour explorer de nouveaux horizons scientifiques et technologiques.

9. Supercalculateur Leonardo

- Lieu : Centre de données CINECA, Bologne, Italie

- Performances : 239 pétaFLOPS (équivalent à 0,23 exaFLOPS)

- Composants : CPU Intel Xeon Platinum 8358 32 cœurs et GPU Nvidia A100

- Début de l'exploitation : novembre 2022

Leonardo est l'un des supercalculateurs les plus avancés d'Europe, intégré au programme EuroHPC de l'Union européenne. Le système est composé de trois puissants modules qui, combinés, forment le deuxième supercalculateur le plus rapide d'Europe, offrant une puissance de calcul colossale à la recherche scientifique et technologique.

Le supercalculateur est exploité par CINECA, un consortium technologique italien de premier plan comprenant des universités de premier plan, des centres de recherche publics et des agences gouvernementales.

Leonardo n’est pas seulement un supercalculateur puissant, mais aussi un symbole de la coopération scientifique et technologique en Europe, contribuant à des avancées importantes dans de nombreux domaines.