10 самых мощных суперкомпьютеров в мире сегодня

Суперкомпьютеры — это специализированные машины, способные выполнять вычисления гораздо быстрее стандартных компьютеров. Они обеспечивают высокий уровень производительности, позволяющий правительствам и организациям решать задачи, которые невозможно решить с помощью обычных компьютеров.

Иллюстрация фото.

Они используются в самых разных областях, включая научные исследования, прогнозирование погоды, финансовый анализ, физическое моделирование и разведку месторождений нефти и газа, а суперкомпьютеры помогли ученым открыть более прочные строительные материалы и изучить человеческие белки и клеточные системы в мельчайших подробностях.

В этой статье мы узнаем о 10 самых мощных суперкомпьютерах в мире на сегодняшний день.

1. Суперкомпьютер Фугаку (Япония)

Fugaku — самый мощный в мире суперкомпьютер, расположенный в Центре вычислительных наук RIKEN в Кобе, Япония. Этот суперкомпьютер был разработан японской компанией Fujitsu, занимающейся исследованиями и разработками в области полупроводников, компьютеров и коммуникаций. Теоретическая пиковая производительность достигает 537 петафлопс, то есть 537 квадриллионов вычислений в секунду (петафлопс — единица измерения вычислительной мощности, эквивалентная 1 квадриллиону вычислений в секунду).

Fugaku также является первым суперкомпьютером на базе процессоров ARM — новой микропроцессорной технологии, использующей более простые и менее энергозатратные методы обработки. Согласно стандарту оценки производительности HPCG, производительность Fugaku превосходит суммарную производительность четырёх следующих за ним суперкомпьютеров в мире.

Это крупное достижение для японского правительства, но создание столь мощной системы — дело не из дешёвых. С 2014 года правительство потратило около 1 миллиарда долларов на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) и разработку приложений для этого проекта.

Fugaku работает на двух параллельных операционных системах: Linux и многоядерной операционной системе IHK/McKernel. Linux обеспечивает работу служб, совместимых с интерфейсом портативной операционной системы (POSIX), а McKernel обеспечивает высокопроизводительное моделирование.

Он призван решать первоочередные научные и общественные проблемы, такие как прогнозирование погоды, разработка чистой энергии, разработка лекарственных препаратов, точная медицина и открытие законов квантовой механики.

2. Суперкомпьютер Summit (США)

Summit — второй по мощности суперкомпьютер в мире, расположенный в Национальной лаборатории Оук-Ридж в штате Теннесси, США. Этот суперкомпьютер был разработан в результате сотрудничества международной корпорации IBM, специализирующейся на компьютерных технологиях, и американской корпорации NVIDIA, специализирующейся на разработке графических процессоров и чипсетов для рабочих станций, персональных компьютеров и мобильных устройств. Его вычислительная мощность составляет 200 петафлопс.

Во время недавней пандемии COVID-19 Министерство энергетики США использовало суперкомпьютер Summit для повышения своей технологической мощности в поисках лекарства от COVID-19. Мощь этого суперкомпьютера может помочь ускорить процесс подавления или борьбы с вирусом.

Суперкомпьютер Summit оснащен «искусственным интеллектом», который может анализировать бесчисленные симуляции, чтобы определить, какие комбинации лекарств способны предотвратить атаку клеток новым коронавирусом (SARS-CoV-2).

Суперкомпьютер используется для исследований в различных областях, включая физику, энергетику и здравоохранение. Summit также поддерживает исследования болезни Альцгеймера, анализирует гены, которые могут быть связаны с опиоидной зависимостью, и предсказывает опасные погодные условия на основе моделирования климата.

3. Суперкомпьютер Sierra (США)

Sierra — третий по мощности суперкомпьютер в мире. Он расположен в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии, США. Разработанный IBM и NVIDIA, этот компьютер обладает вычислительной мощностью 125 петафлопс. Он используется для исследований в различных областях, включая ядерное оружие и изменение климата.

Суперкомпьютер Sierra обеспечивает в 6 раз более высокую постоянную производительность и в 7 раз более высокую производительность при выполнении рабочих нагрузок по сравнению со своим предшественником, суперкомпьютером Sequoia. Он сочетает в себе два типа процессоров: процессоры IBM Power 9 и графические процессоры NVIDIA Volta.

Sierra специально разработана для оценки характеристик систем ядерного оружия, прогностических приложений в управлении запасами, программ испытаний на надежность и обслуживания ядерного оружия США без проведения каких-либо ядерных испытаний.

4. Суперкомпьютер Sunway TaihuLight (Китай)

Sunway TaihuLight в настоящее время является четвёртым по мощности суперкомпьютером в мире. Он расположен в Национальном суперкомпьютерном центре в городе Уси, Китай. Суперкомпьютер, разработанный Китайским национальным исследовательским центром компьютерных наук и инженерии, обладает вычислительной мощностью 93 петафлопс. Он используется для исследований в различных областях, включая моделирование климата и изучение системы Земля.

Вычислительная мощность Sunway TaihuLight обеспечивается многоядерным центральным процессором (ЦП) SW26010 собственного производства, который включает в себя как вычислительные процессорные элементы, так и элементы управления.

Один процессор SW26010 обеспечивает пиковую производительность более 3 терафлопс благодаря 260 вычислительным элементам (интегрированным в один процессор). Каждый вычислительный элемент имеет управляемую пользователем кэш-память, что значительно снижает узкие места в памяти в большинстве приложений.

Помимо поддержки исследований в области естественных наук и фармацевтики, TaihuLight используется для моделирования Вселенной. Однако Китай стремится к большему, заявляя о своей цели стать мировым лидером в области искусственного интеллекта (ИИ) к 2030 году.

5. Суперкомпьютер «Тяньхэ-2А» (Китай)

Tianhe-2A — пятый по мощности суперкомпьютер в мире. Он расположен в Национальном суперкомпьютерном центре в Гуанчжоу, Китай. Суперкомпьютер, разработанный Национальным университетом оборонных технологий Китая, обладает вычислительной мощностью 61 петафлопс.

Китай потратил 2,4 млрд юаней (около 390 млн долларов США) на создание этого суперкомпьютера, который в настоящее время в основном используется в задачах моделирования, анализа проблем, связанных с государственной безопасностью, а также для исследований в области материаловедения и инженерии.

6. Суперкомпьютер Frontera (США)

В настоящее время Frontera занимает шестое место в списке самых мощных суперкомпьютеров мира. Он расположен в Техасском передовом вычислительном центре (Texas Advanced Computing Center) в Техасе, США. Этот суперкомпьютер был разработан американской корпорацией Dell и обладает вычислительной мощностью 23,5 петафлопс.

Frontera открывает новые возможности в области проектирования и исследований, предоставляя масштабируемые вычислительные ресурсы, которые облегчают ученым решение сложных задач в различных областях.

Frontera располагает двумя вычислительными системами: первая ориентирована на производительность вычислений двойной точности, а вторая — на потоковые вычисления в памяти одинарной точности. Она также интегрирует интерфейс облачных вычислений и несколько узлов приложений для размещения виртуальных серверов.

Суперкомпьютер Frontera используется для исследований в различных областях, включая физику элементарных частиц и науки о Земле.

7.СуперкомпьютерПиц Дайн (Швейцария)

Piz Daint — седьмой по мощности суперкомпьютер в мире. Он расположен в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре. Он был разработан производителем суперкомпьютеров Cray, базирующимся в Сиэтле, штат Вашингтон, США, и обладает вычислительной мощностью 21,2 петафлопс.

Суперкомпьютер Piz Daint, названный в честь горы Пиц-Дайнт в Швейцарских Альпах, работает на процессорах Intel Xeon E5-26xx и NVIDIA Tesla P100.

Суперкомпьютер используется для исследований в различных областях, включая материаловедение и гидродинамику. Он также может выполнять анализ данных для некоторых из самых ресурсоёмких проектов в мире, например, данных, полученных в ходе экспериментов на крупнейшем в мире ускорителе частиц в Швейцарии.

8. Суперкомпьютер Trinity (США)

Trinity в настоящее время занимает восьмое место в списке самых мощных суперкомпьютеров в мире. Он расположен в Лос-Аламосской национальной лаборатории в штате Нью-Мексико, США. Этот суперкомпьютер также разработан компанией Cray и обладает вычислительной мощностью 20,2 петафлопс.

Суперкомпьютер Trinity был создан для обеспечения исключительных вычислительных мощностей Национального управления ядерной безопасности США. Его цель – повысить геометрическую и физическую точность кодов моделирования ядерного оружия и обеспечить безопасность, сохранность и эффективность ядерных арсеналов. Суперкомпьютер также используется для исследований в других областях, таких как моделирование энергетики и климата.

9. Суперкомпьютер для облачной инфраструктуры на базе искусственного интеллекта (Япония)

Искусственный интеллект, объединяющий облачную инфраструктуруЭто девятый по мощности суперкомпьютер в мире. Он расположен в Национальном институте передовых промышленных наук и технологий в Токио, Япония. Он был разработан компанией Fujitsu Semiconductor, Computer and Communications Research and Development Company и обладает вычислительной мощностью 19,9 петафлопс.

Суперкомпьютер ИИ, соединяющий облачную инфраструктуруиспользуется для исследований во многих различных областях, включая искусственный интеллект и машинное обучение.

10. Суперкомпьютер SuperMUC-NG

SuperMUC-NG — десятый по мощности суперкомпьютер в мире. Он расположен в Суперкомпьютерном центре имени Лейбница в Германии. Суперкомпьютер был разработан транснациональной корпорацией Lenovo и обладает вычислительной мощностью 19,5 петафлопс.

Суперкомпьютер SuperMUC-NG обслуживает европейских ученых в широком спектре областей, включая анализ генома, гидродинамику, анализ фундаментальных космических сил, науки о жизни, медицину и астрофизику.

По данным отчета исследовательской компании Technavio (Великобритания), мировой рынок суперкомпьютеров вырастет до 12,5 млрд долларов США в период с 2021 по 2025 год, достигнув среднегодового темпа роста (CAGR) в 20% за прогнозируемый период.

Основная причина этого роста — растущее использование передовых технологий, таких как искусственный интеллект, машинное обучение и облачные технологии. Потребность в высокотехнологичных моделях для решения сложных физических, химических и экологических задач может ускорить этот рост.

В целом, учитывая всё более сложные приложения в ближайшем будущем, спрос на суперкомпьютеры будет соответственно расти. Ожидается, что конечными пользователями, приносящими наибольший доход, станут государственные организации.