Девять самых мощных суперкомпьютеров в мире на сегодняшний день.

Суперкомпьютеры работают по тем же принципам, что и обычные компьютеры, но обладают превосходными характеристиками и значительно большими размерами, напоминая классические компьютеры прошлого.

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

С точки зрения архитектуры, суперкомпьютеры оснащены гораздо более мощными компонентами, чем обычные персональные компьютеры. В то время как ноутбук может иметь только центральный процессор (ЦП) и графический процессор (ГП), суперкомпьютер может содержать тысячи ЦП и ГП, каждый из которых обладает производительностью, значительно превосходящей производительность типичных коммерчески доступных компонентов.

Их производительность измеряется в операциях с плавающей запятой в секунду (FLOPS). В то время как персональные компьютеры или ноутбуки достигают лишь нескольких сотен гига-FLOPS (эквивалентно триллионам FLOPS), самые мощные суперкомпьютеры мира сегодня превзошли 1 экса-FLOPS, что эквивалентно одному квадриллиону (10¹⁸) FLOPS. Машины, достигшие этого уровня, называются суперкомпьютерами эксаскейла.

Благодаря своей способности обрабатывать огромные объемы данных с невероятно высокой скоростью, суперкомпьютеры стали незаменимыми инструментами во многих научных областях. Они поддерживают исследования и разработку лекарств, открытие новых материалов, прогнозирование погоды и даже могут «научиться» играть в шахматы, как, например, Deep Blue, легендарный суперкомпьютер IBM, который победил российского шахматиста Гарри Каспарова в 1997 году.

1. Суперкомпьютер «Эль-Капитан»

Местоположение: Национальная лаборатория имени Лоуренса Ливермора, Калифорния, США.

- Производительность: 1742 петафлопс (эквивалентно 1742 эксафлопс)

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

- Начало эксплуатации: ноябрь 2024 года

В настоящее время El Capitan — самый мощный в мире суперкомпьютер и третья в мире машина эксаскейлового уровня, официально введенная в эксплуатацию в конце 2024 года.

Этот суперкомпьютер, расположенный в Национальной лаборатории имени Лоуренса Ливермора, играет решающую роль в защите и обеспечении безопасности ядерного арсенала США без необходимости проведения подземных испытаний.

Кроме того, El Capitan поддерживает совершенно секретные миссии, связанные с национальной безопасностью, включая применение искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения к передовым системам обороны.

El Capitan используется не только в военной сфере; он также применяется для решения сложных научных задач, особенно в материаловедении и физике.

Этот суперкомпьютер был создан Министерством энергетики США в рамках программы CORAL-2 и предназначен для замены суперкомпьютера Sierra, введенного в эксплуатацию в 2018 году. Благодаря своей максимальной производительности, El Capitan знаменует собой значительный скачок в вычислительной мощности, открывая новую эру суперкомпьютеров экзамасштабного уровня.

2. Суперкомпьютер Frontier

Местонахождение: Национальная лаборатория Ок-Ридж, штат Теннесси, США.

- Производительность: 1353 петафлопс (эквивалентно 1,4 эксафлопс)

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

- Начало работы: август 2022 года

Суперкомпьютер Frontier, созданный компанией HPE Cray и занимающий второе место в списке самых мощных суперкомпьютеров мира, вошел в историю, став первым суперкомпьютером экзамасштабного уровня в 2022 году.

Согласно IEEE Spectrum, ведущему мировому технологическому журналу, Frontier изначально был разработан для поддержки передовых исследований в ряде важнейших областей, таких как онкология, разработка лекарств, ядерный синтез, новые материалы, проектирование высокопроизводительных двигателей и моделирование звездных взрывов во Вселенной.

В будущем Frontier продолжит играть решающую роль в научных исследованиях, от разработки транспортных технологий следующего поколения до прорывов в медицине. Кроме того, этот суперкомпьютер будет использоваться для крупномасштабных симуляций Вселенной.

Эван Шнайдер, доцент кафедры астрофизики Питтсбургского университета (США), рассказал изданию MIT Tech Review, что планирует использовать Frontier для изучения эволюции Млечного пути во времени.

Благодаря своим выдающимся характеристикам, Frontier является не только важной вехой в высокопроизводительных вычислениях, 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 работы: июнь 2023 года

Aurora, один из самых новых и перспективных суперкомпьютеров в этом списке, может стать самой мощной машиной на планете. Расположенный в Центре высокопроизводительных вычислений Аргоннской национальной лаборатории (ALCF), Aurora является третьим в истории суперкомпьютером экзамасштабного уровня, и, по словам представителей ALCF, система способна достигать производительности в 2 экзафлопса, что вдвое превышает производительность Frontier.

Разработанная совместно Intel и HPE, система Aurora не только поддерживает научные и аналитические инструменты, но и выполняет сложные симуляции и запускает передовые алгоритмы искусственного интеллекта. Благодаря своей огромной вычислительной мощности, Aurora может создавать точные модели в широком спектре областей, таких как прогнозирование климата, материаловедение, хранение энергии и термоядерный синтез.

Согласно HPCWire, новостному сайту, специализирующемуся на высокопроизводительных вычислениях, ядерный синтез является одним из ключевых направлений исследований Aurora.

Ученые надеются, что благодаря мощности этого суперкомпьютера загадка крупномасштабного синтеза энергии вскоре будет разгадана, положив начало новой эре чистых и устойчивых источников энергии.

4. Суперкомпьютер «Орел»

Местоположение: Microsoft Azure

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

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

- Начало работы: август 2023 года

В отличие от традиционных суперкомпьютеров, размещаемых в исследовательских лабораториях, суперкомпьютер Microsoft Eagle полностью находится в облаке. Развернутый на платформе Microsoft Azure, Eagle является не только одним из самых быстрых суперкомпьютеров в мире, но и доступен любому желающему за плату за использование.

Благодаря распределенной сети мощных систем, Eagle занимает 4-е место в списке самых быстрых суперкомпьютеров мира. Это знаменует собой важный шаг вперед в области облачных вычислений, поскольку суперкомпьютеры больше не ограничены физическими лабораториями, а могут удаленно использоваться для исследований, искусственного интеллекта, анализа данных и моделирования в глобальном масштабе.

5. Суперкомпьютер HPC6

Местоположение: дата-центр Eni Green, Феррера-Эрбоньоне, Италия.

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

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

- Начало эксплуатации: ноябрь 2024 года

В ноябре 2024 года итальянская энергетическая компания Eni запустила HPC6, самый мощный суперкомпьютер в Европе и первый в мире промышленный суперкомпьютер. Это был первый суперкомпьютер неамериканского производства, вошедший в пятерку самых быстрых суперкомпьютеров в мире.

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

HPC6 будет заниматься многими важными задачами в передовых областях науки и техники, такими как геологические исследования и исследования гидродинамики для хранения CO₂, а также разработка высокоэффективных батарей, оптимизация цепочки поставок биотоплива, разработка материалов для биохимических применений и моделирование поведения плазмы в магнитно-связанном термоядерном синтезе, поддерживая исследования в области термоядерной энергетики.

HPC6 также оснащен современной системой жидкостного охлаждения, которая использует «прямой» метод для рассеивания 96% тепла, повышая производительность и обеспечивая максимальную экономию энергии.

Благодаря своей огромной вычислительной мощности и новаторским приложениям, HPC6 является не только предметом гордости для Европы, но и важным шагом вперед в области суперкомпьютерных вычислений для промышленности и чистой энергетики.

6. Суперкомпьютер Фугаку

Место проведения: Центр вычислительных наук Riken, Кобе, Япония

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

- Компоненты: процессор A64FX

- Начало работы: июнь 2020 года

Обладая титулом самого мощного в мире суперкомпьютера с июня 2020 года по июнь 2022 года, Fugaku остается одной из старейших систем в списке лучших суперкомпьютеров современности.

Суперкомпьютер Fugaku назван в честь горы Фудзи, культового японского вулкана, расположенного примерно в 100 км от Токио. Эта система заменила Summit, став первой, занявшей первое место в списке TOP 500 самых мощных суперкомпьютеров мира.

На протяжении многих лет Fugaku использовался для важных научных исследований. В частности, во время пандемии COVID-19 ученые использовали вычислительные мощности Fugaku для моделирования распространения вируса.

По данным Nikkei Asia, этот суперкомпьютер помог продемонстрировать, что маски из нетканого материала более эффективны в предотвращении распространения капель, переносимых по воздуху, что внесло вклад в разработку политики в области здравоохранения.

В настоящее время Fugaku продолжает утверждать свою новаторскую роль, используясь для обучения крупномасштабных языковых моделей искусственного интеллекта (LLM) в Японии, подобно тому, как был разработан ChatGPT. По данным Japan News, это часть стратегии развития ИИ в Японии, направленной на создание моделей ИИ, оптимизированных для японского языка и культуры.

Хотя Fugaku больше не занимает лидирующие позиции, он остается одним из важнейших суперкомпьютеров в мире, внося значительный вклад в науку, медицину и искусственный интеллект.

7. Суперкомпьютер «Альпы»

Место проведения: Швейцарский национальный суперкомпьютерный центр, Лугано, Швейцария.

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

- Компоненты: процессор Nvidia GH200 Grace Hopper

- Начало эксплуатации: сентябрь 2024 года

Суперкомпьютер «Альпы», введенный в эксплуатацию в сентябре 2024 года, является одной из самых мощных вычислительных машин в мире, предназначенной для обработки огромных объемов данных в целях современной науки.

Эта система также заменяет Пиц Дайнт, бывший суперкомпьютер Швейцарского национального суперкомпьютерного центра (CSCS). Важно отметить, что Alps открыт для исследователей со всего мира, что способствует ускорению передовых научных исследований.

Инфраструктура Альп спроектирована с учетом гибких возможностей распределения ресурсов, что позволяет выделять часть вычислительных мощностей для различных специализированных целей.

Хотя главный центр Альпийской системы расположен в CSCS, он не сосредоточен в одном месте. Он распределен по нескольким крупным исследовательским центрам, включая Швейцарский федеральный технологический институт в Лозанне, Институт Пауля Шеррера (PSI) в Виллингене и Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) в Болонье, Италия.

Суперкомпьютер «Альпс» — это не просто мощная вычислительная машина, но и открытый научно-исследовательский центр, поддерживающий такие области, как метеорология и искусственный интеллект. Благодаря своей гибкой архитектуре и распределенной сети, «Альпс» помогает формировать будущее науки и техники во всем 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 работы: июнь 2021 года

Финский суперкомпьютер LUMI когда-то был самым мощным в Европе, а сейчас занимает восьмое место в мире. По данным представителей Европейского союза (ЕС), он на 100% использует возобновляемую гидроэнергию, а выделяемое им тепло используется для отопления близлежащих зданий. Испытательные запуски начались в июне 2021 года, а полноценная эксплуатация стартовала в феврале 2023 года.

LUMI — это не только мощный суперкомпьютер, но и проект, предназначенный для обслуживания исследователей по всей Европе, способствующий реализации крупномасштабных совместных научных проектов.

По словам ранее заявленных должностных лиц, система специально оптимизирована для задач, связанных с искусственным интеллектом, и помогает ускорить анализ данных и сложные процессы моделирования.

Одним из прорывов LUMI является его роль в объединении мощности суперкомпьютеров с квантовыми вычислениями. В частности, LUMI выступает в качестве «партнера» двух финских систем квантовых вычислений, QAL 9000 и Helmi.

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

Модели, сочетающие квантовые вычисления и суперкомпьютеры, такие как LUMI, помогают создать более мощную систему, поддерживающую передовые исследования во многих областях, таких как квантовая химия, моделирование материалов и оптимизация с помощью искусственного интеллекта.

LUMI — это не просто передовой суперкомпьютер с искусственным интеллектом, но и мост между классическими и квантовыми вычислениями, предоставляющий исследователям самые мощные инструменты, доступные сегодня, для изучения новых горизонтов в науке и технике.

9. Суперкомпьютер «Леонардо»

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

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

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

- Начало работы: ноябрь 2022 года

«Леонардо» — один из самых передовых суперкомпьютеров Европы, входящий в программу EuroHPC Европейского союза. Система состоит из трех мощных модулей, объединенных для создания второго по скорости суперкомпьютера в Европе, обеспечивающего огромную вычислительную мощность для научных и технологических исследований.

Этот суперкомпьютер находится в ведении CINECA, ведущего итальянского технологического консорциума, в состав которого входят ведущие университеты, государственные исследовательские центры и правительственные учреждения.

«Леонардо» — это не только мощный суперкомпьютер, но и символ научно-технического сотрудничества в Европе, способствующий значительным прорывам во многих областях.

Фан Ван Хоа