9 самых мощных суперкомпьютеров в мире сегодня

Суперкомпьютеры работают по тем же принципам, что и обычные компьютеры, но обладают более высокой производительностью и большими размерами, напоминая классические компьютеры прошлого.

В отличие от настольных компьютеров и ноутбуков, они обрабатывают огромные объёмы данных и выполняют вычисления с невероятной скоростью. По данным IBM, суперкомпьютеры — самые быстрые машины в мире, и для их работы требуется сложная инфраструктура, включая передовые системы охлаждения.

С точки зрения архитектуры суперкомпьютеры оснащены более мощными компонентами, чем обычные ПК. В то время как ноутбук имеет только один центральный процессор (ЦП) и один графический процессор (ГП), суперкомпьютер может иметь тысячи ЦП и ГП, производительность каждого из которых значительно превосходит производительность обычных коммерческих компонентов.

Их производительность измеряется в операциях с плавающей запятой в секунду (флопс). В то время как ПК или ноутбук могут достигать лишь нескольких сотен гигафлопс (триллионов флопс), самые мощные суперкомпьютеры в мире сегодня превзошли 1 эксафлопс, что составляет один миллиард миллиардов (10¹⁸) флопс. Машины, достигающие этого уровня, называются эксафлопсными суперкомпьютерами.

Благодаря своей способности обрабатывать огромные объёмы данных с молниеносной скоростью суперкомпьютеры стали незаменимыми инструментами во многих областях науки. Они помогают разрабатывать лекарства, открывать новые материалы, предсказывать погоду и даже могут «научиться» играть в шахматы, как, например, Deep Blue, легендарный суперкомпьютер IBM, победивший российского гроссмейстера Гарри Каспарова в 1997 году.

1. Суперкомпьютер El Capitan

- Местонахождение: Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса, Калифорния, США

- Производительность: 1742 петафлопс (эквивалентно 1742 эксафлопс)

- Компоненты: 24-ядерный процессор AMD EPYC 4-го поколения, интегрированный в гибридный процессор AMD Instinct MI300A

- Начало эксплуатации: ноябрь 2024 г.

El Capitan в настоящее время является самым мощным суперкомпьютером в мире и третьей из когда-либо введенных в эксплуатацию эксафлопсных машин; официально он будет введен в эксплуатацию в конце 2024 года.

Расположенный в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, суперкомпьютер играет важнейшую роль в защите и обеспечении безопасности ядерного арсенала Америки без проведения подземных испытаний.

El Capitan также поддерживает сверхсекретные миссии, связанные с национальной безопасностью, включая применение искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения в передовых системах обороны.

El Capitan используется не только в военной сфере, но и для решения сложных научных задач, особенно в материаловедении и физике.

Суперкомпьютер был построен Министерством энергетики США в рамках программы CORAL-2 и пришел на смену Sierra, суперкомпьютеру, развернутому в 2018 году. Благодаря своей пиковой производительности El Capitan знаменует собой значительный скачок вперед в области вычислительной мощности, открывая новую эру эксафлопсных суперкомпьютеров.

2. Суперкомпьютер Frontier

- Местонахождение: Национальная лаборатория Оук-Ридж, Теннесси, США

- Производительность: 1,353 петафлопс (эквивалентно 1,4 эксафлопс)

- Компоненты: 64-ядерный процессор AMD EPYC и графический процессор AMD Instinct MI250X

- Начало эксплуатации: август 2022 г.

Занимающий второе место в списке самых мощных суперкомпьютеров мира, Frontier, созданный компанией HPE Cray, вошел в историю, став первым эксафлопсным суперкомпьютером в 2022 году.

По данным ведущего мирового технологического журнала IEEE Spectrum, Frontier изначально был разработан для поддержки передовых исследований во многих важных областях, таких как онкология, разработка лекарств, ядерный синтез, новые материалы, разработка сверхэффективных двигателей и моделирование звездных взрывов во Вселенной.

В будущем Frontier продолжит играть ключевую роль в научных исследованиях, от разработки транспортных технологий нового поколения до прорывов в медицине. Кроме того, этот суперкомпьютер будет использоваться для крупномасштабного моделирования Вселенной.

Эван Шнайдер, доцент кафедры астрофизики Питтсбургского университета (США), рассказал MIT Tech Review, что он планирует использовать Frontier для изучения эволюции Млечного Пути с течением времени.

Благодаря своей выдающейся производительности Frontier не только является важной вехой в области высокопроизводительных вычислений, но и открывает новую эру в науке и технике.

3. Суперкомпьютер «Аврора»

- Местонахождение: Аргоннская национальная лаборатория, Иллинойс, США

- Производительность: 1012 петафлопс (эквивалентно 1,0 эксафлопс)

- Компоненты: процессор Intel Xeon Max Series и графический процессор Intel Data Center Max Series

- Начало эксплуатации: июнь 2023 г.

Один из новейших и самых перспективных суперкомпьютеров в списке, Aurora может стать самой мощной машиной на планете. Расположенный в Аргоннском вычислительном центре (ALCF), Aurora является третьим в истории суперкомпьютером экзафлопсного класса. По словам представителей ALCF, система способна достигать производительности 2 экзафлопс, что вдвое превышает производительность Frontier.

Разработанная совместно Intel и HPE, платформа Aurora не только поддерживает научные инструменты и аналитику, но и выполняет сложное моделирование и запускает передовые алгоритмы искусственного интеллекта. Благодаря своей огромной вычислительной мощности Aurora может создавать точные модели в таких областях, как прогнозирование климата, материаловедение, хранение энергии и ядерный синтез.

По данным сайта новостей о высокопроизводительных вычислениях HPCWire, ядерный синтез является одним из ключевых направлений исследований Aurora.

Ученые надеются, что благодаря мощности этого суперкомпьютера тайна крупномасштабной термоядерной энергии вскоре будет разгадана, что откроет новую эру для чистых и устойчивых источников энергии.

4. Суперкомпьютер Eagle

- Расположение: Microsoft Azure

- Производительность: 561 петафлопс (эквивалентно 0,56 эксафлопс)

- Компоненты: 48-ядерный процессор Intel Xeon Platinum 8480C и графический процессор Nvidia H100

- Начало эксплуатации: август 2023 г.

В отличие от традиционных суперкомпьютеров, размещаемых в исследовательских лабораториях, Microsoft Eagle полностью находится в облаке. Развёрнутый на платформе Microsoft Azure, Eagle не только является одним из самых быстрых суперкомпьютеров в мире, но и доступен любому, кто готов заплатить за его использование.

Представляя собой распределённую сеть мощных систем, Eagle обладает достаточной мощностью, чтобы занять четвёртое место в списке самых быстрых суперкомпьютеров мира. Это важный шаг вперёд в развитии облачных вычислений, где суперкомпьютеры больше не ограничены физическими лабораториями, а могут быть удалённо развернуты для проведения исследований, разработки в области искусственного интеллекта, анализа данных и моделирования в глобальном масштабе.

5. Суперкомпьютер HPC6

- Местоположение: Eni Green Data Center, Феррера-Эрбоньоне, Италия

- Производительность: 477,9 петафлопс (до 606 петафлопс)

- Компоненты: 64-ядерный процессор AMD EPYC 3-го поколения в графическом процессоре AMD Instinct MI250X

- Начало эксплуатации: ноябрь 2024 г.

В ноябре 2024 года итальянский энергетический гигант Eni запустил HPC6 — самый мощный суперкомпьютер в Европе и первый в мире промышленный суперкомпьютер. Это первый неамериканский суперкомпьютер, вошедший в пятёрку самых быстрых суперкомпьютеров в мире.

Благодаря революционным усовершенствованиям инфраструктуры центра обработки данных Eni Green производительность HPC6 увеличилась почти в десять раз: с 70 петафлопс до максимальных 606 петафлопс. Система предназначена для поддержки исследований в области декарбонизации и оптимизации энергоэффективности, способствуя устойчивому развитию.

HPC6 будет решать множество важных задач в передовых областях науки и техники, таких как геологические и гидродинамические исследования для хранения CO₂, а также разработка высокопроизводительных аккумуляторов, оптимизация цепочки поставок биотоплива, разработка материалов для биохимических применений и моделирование поведения плазмы в магнитно-удерживаемом термоядерном синтезе, поддерживая исследования в области термоядерной энергии.

HPC6 также оснащен современной системой жидкостного охлаждения, использующей «прямой» метод рассеивания 96% тепла, что повышает производительность и позволяет экономить максимальную энергию.

Благодаря своей огромной вычислительной мощности и новаторским приложениям HPC6 является не только гордостью Европы, но и крупным шагом вперед в области суперкомпьютеров для промышленности и чистой энергетики.

6. Суперкомпьютер Fugaku

- Местонахождение: Центр вычислительной науки Райкэн, Кобе, Япония

- Производительность: 442 петафлопс (эквивалентно 0,44 эксафлопс)

- Компоненты: Процессор A64FX

- Начало эксплуатации: июнь 2020 г.

Удерживая титул самого мощного суперкомпьютера в мире с июня 2020 года по июнь 2022 года, Fugaku остается одной из старейших систем в списке лучших суперкомпьютеров на сегодняшний день.

Fugaku назван в честь горы Фудзи, знаменитого вулкана Японии, расположенного примерно в 100 километрах от Токио. Система пришла на смену Summit, который впервые занял первое место в рейтинге TOP500 самых мощных суперкомпьютеров мира.

На протяжении многих лет Fugaku использовался для важных научных исследований. В частности, во время пандемии COVID-19 учёные использовали его вычислительную мощность для моделирования распространения вируса.

По данным Nikkei Asia, этот суперкомпьютер помог доказать, что маски из нетканого материала более эффективно блокируют капли, выделяемые в воздух, что внесет вклад в разработку политики в области здравоохранения.

Сегодня Fugaku продолжает подтверждать свою новаторскую роль, используя его для обучения больших языковых моделей искусственного интеллекта (LLM) в Японии, подобно тому, как был разработан ChatGPT. Как сообщает Japan News, это часть японской стратегии развития искусственного интеллекта, направленной на создание моделей искусственного интеллекта, оптимизированных для японского языка и культуры.

Хотя Fugaku больше не занимает лидирующие позиции, он по-прежнему остается одним из важнейших суперкомпьютеров в мире, вносящим огромный вклад в науку, медицину и искусственный интеллект.

7. Суперкомпьютер Alps

- Местонахождение: Швейцарский национальный суперкомпьютерный центр, Лугано, Швейцария

- Производительность: 270 петафлопс (эквивалентно 0,27 эксафлопс)

- Компоненты: процессор Nvidia GH200 Grace Hopper

- Начало эксплуатации: сентябрь 2024 г.

Суперкомпьютер Alps, открытый в сентябре 2024 года, является одной из самых мощных вычислительных машин в мире, предназначенной для обработки огромных объемов данных, необходимых современной науке.

Он также является заменой Piz Daint, предыдущего суперкомпьютера Швейцарского национального суперкомпьютерного центра (CSCS). В частности, Alps открыт для исследователей со всего мира, способствуя ускорению передовых научных исследований.

Инфраструктура Alps спроектирована с гибкими возможностями распределения ресурсов, что позволяет выделять часть ее вычислительной мощности для различных специализированных целей.

Хотя главный центр Alpine находится в CSCS, система работает не из одного центра. Она распределена между несколькими крупными исследовательскими центрами, включая Швейцарский федеральный технологический институт в Лозанне, Институт Пауля Шеррера (PSI) в Филлингене и Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) в Болонье, Италия.

Суперкомпьютер Alps — это не только мощная вычислительная машина, но и открытый научно-исследовательский центр, поддерживающий различные области — от метеорологии до искусственного интеллекта. Благодаря гибкой архитектуре и распределённой сети, Alps помогает формировать будущее науки и технологий во всём мире.

8. Суперкомпьютер LUMI

- Местонахождение: Центр обработки данных CSC, Каяани, Финляндия.

- Производительность: 380 петафлопс (эквивалентно 0,38 эксафлопс)

- Компоненты: 64-ядерный процессор AMD EPYC 3-го поколения и графический процессор AMD Instinct MI250X

- Начало эксплуатации: июнь 2021 г.

LUMI, базирующийся в Финляндии, когда-то был самым мощным суперкомпьютером в Европе, а сейчас занимает восьмое место по скорости в мире. По данным официальных лиц Европейского союза (ЕС), он работает на 100% возобновляемой гидроэлектроэнергии, а его отходящее тепло используется для отопления близлежащих зданий. Испытания начались в июне 2021 года, а его полная эксплуатация ожидается в феврале 2023 года.

LUMI — это не только мощный суперкомпьютер, но и инструмент, предназначенный для обслуживания исследователей по всей Европе и содействия масштабным проектам научного сотрудничества.

Ранее официальные лица заявляли, что система специально оптимизирована для рабочих нагрузок на базе искусственного интеллекта, ускоряя расширенный анализ данных и моделирование.

Одним из прорывов LUMI является её роль в объединении мощи суперкомпьютеров с квантовыми вычислениями. В частности, LUMI выступает в качестве «партнёра» двух финских квантовых вычислительных систем: QAL 9000 и Helmi.

Это сотрудничество помогает ученым раскрыть потенциал квантовых вычислений, хотя эта технология все еще ограничена по сравнению с тем, чего она может достичь в будущем.

Сочетание квантовых вычислений и суперкомпьютеров, таких как LUMI, создает более мощную систему, которая поддерживает передовые исследования в таких областях, как квантовая химия, моделирование материалов и оптимизация ИИ.

LUMI — это не только передовой суперкомпьютер на базе искусственного интеллекта, но и мост между классическими и квантовыми вычислениями, предоставляющий исследователям самые мощные на сегодняшний день инструменты для исследования новых горизонтов в науке и технике.

9. Суперкомпьютер Leonardo

- Местонахождение: Центр обработки данных CINECA, Болонья, Италия.

- Производительность: 239 петафлопс (эквивалентно 0,23 эксафлопс)

- Компоненты: 32-ядерный процессор Intel Xeon Platinum 8358 и графический процессор Nvidia A100

- Начало эксплуатации: ноябрь 2022 г.

Leonardo — один из самых передовых суперкомпьютеров Европы, входящий в программу Европейского союза EuroHPC. Система состоит из трёх мощных модулей, которые вместе образуют второй по скорости суперкомпьютер в Европе, обеспечивая колоссальную вычислительную мощность для научных и технологических исследований.

Суперкомпьютер эксплуатируется CINECA — ведущим итальянским технологическим консорциумом, в состав которого входят ведущие университеты, государственные исследовательские центры и правительственные учреждения.

Leonardo — это не только мощный суперкомпьютер, но и символ научно-технического сотрудничества в Европе, способствующий важным прорывам во многих областях.