با قوی‌ترین ابرکامپیوترهای دنیا آشنا شوید

کامپیوترهای قدرتمند داستان‌های علمی تخیلی چنان سرعتی در پردازش حجم عظیمی از اطلاعات دارند که کامپیوترهای شخصی مدرن در مقایسه با آن‌ها شبیه اسباب‌بازی به نظر می‌رسند. حالا اگرچه خیلی‌ها از ابرکامپیوترهای امروزی اطلاعات کافی ندارند، ولی این دستگاه‌ها آن‌قدر توان پیدا کرده‌اند که مرز بین واقعیت و داستان‌های علمی تخیلی را کمرنگ کرده‌اند. در این مطلب می‌خواهیم نگاهی به شماری از قوی‌ترین ابرکامپیوترهای دنیا داشته باشیم.

قبل از این که رده‌بندی ابرکامپیوترها را شروع کنیم، ابتدا باید ببینیم توان آن‌ها چطور اندازه‌گیری می‌شود. کامپیوترهای قدیمی برحسب مقیاس IPS یا «دستورالعمل در ثانیه» ارزیابی می‌شدند، اما ابرکامپیوترهای مدرن از مقیاس فلاپس (FLOPS) یا «عملیات ممیز شناور در ثانیه» استفاده می‌کنند. در ادامه فهرستی از ابرکامپیوترها را می‌بینید که از قوی‌ترین به ضعیف‌ترین مرتب شده‌اند، البته که نمی‌توان حتی آخرین مورد این فهرست را ضعیف معرفی کرد، اما همه چیز به دیدگاه نسبی برمی‌گردد.

1. Frontier (آمریکا)

ابرکامپیوتر Frontier در سال 2022 توسط شرکت فناوری اطلاعات چند ملیتی Hewlett Packard Enterprise و با همکاری یکی از زیرمجموعه‌های آن به نام Cray ساخته شد. این دستگاه اولین ابرکامپیوتر اگزامقیاس بود، یعنی می‌توانست حداقل یک تریلیون محاسبه در ثانیه انجام دهد.

«فرانتیر» در مجموع 8,730,112 هسته دارد و در بنچمارک Linpack به امتیاز 1.1 اگزافلاپس رسیده است. این ابرکامپیوتر بر اساس آخرین معماری HPE Cray EX235a ساخته شده و از ترکیبی از پردازنده‌های مرکزی نسل سوم ای‌ام‌دی 7A53s با 64 هسته و 2 گیگاهرتز و پردازشگرهای گرافیکی MI250X استفاده می‌کند.

فرانتیر همچنین بهینه‌ترین ابرکامپیوتر دنیاست که نرخ مصرف انرژی آن 52.23 گیگافلاپس بر وات اعلام شده. هر یک از 74 قفسه پردازشی این ابرکامپیوتر حدود 3.63 تن وزن دارد و قیمت کل سیستم به 600 میلیون دلار می‌رسد.

2. Fugaku (ژاپن)

Fugaku در سال 2020 توسط شرکت ژاپنی فوجیتسو و به عنوان جانشینی برای کامپیوتر قدیمی K ساخته شد. هدف از ساخت این ابر کامپیوتر حل بزرگ‌ترین مشکلات جهان به ویژه کمک به کاهش سرعت تغییرات اقلیمی بود.

«فوگاکو» تا ماه مه سال 2022 سریع‌ترین دنیا بود، اما در نهایت جای خود را به فرانتیر داد. مجموع تعداد هسته‌های این دستگاه به 7,630,848 عدد می‌رسد و 442 پتافلاپس توان دارد؛ یعنی می‌تواند 442 کوادریلیون محاسبه در هر ثانیه انجام دهد.

دومین مورد در لیست قوی‌ترین ابرکامپیوترهای دنیا از پردازنده 48 هسته‌ای 2.2 گیگاهرتزی خود فوجیتسو به نام A64FX استفاده می‌کند و نرخ بهینگی آن 14.78 گیگافلاپس بر وات است. ارزش این سیستم بالغ بر 1 میلیارد دلار برآورد می‌شود و هر قفسه آن 1.6 تن وزن دارد.

3. LUMI (فنلاند)

زیرساخت مدرن یکپارچه بزرگ که به اختصار LUMI نامیده می‌شود، در سال 2022 توسط HPE ساخته شد و با حضور در فنلاند به سریع‌ترین ابرکامپیوتر اروپا تبدیل شد. LUMI در مجموع 1,110,144 هسته دارد و توان آن 151.9 پتافلاپس است.

ابرکامپیوتر LUMI از همان پردازنده فرانتیر استفاده می‌کند و نرخ بهینگی مصرف انرژی در آن 51.64 گیگافلاپس بر وات است. با این حساب، می‌توان آن را به عنوان دومین ابرکامپیوتر بهینه دنیا در نظر گرفت.

4. Summit (آمریکا)

ابرکامپیوتر Summit در سال 2018 توسط IBM و برای انجام تحقیقات علمی ساخته شد. این دستگاه در آزمایشگاه ملی Oak Ridge در ایالات متحده قرار گرفته، یعنی در کنار فرانتیر قرار دارد. مجموع تعداد هسته‌های «سامیت» به 2,414,592 می‌رسد و توان آن 148.6 پتافلاپس است.

سامیت از پردازنده‌های 22 هسته‌ای 3.07 گیگاهرتزی POWER9 شرکت IBM و پردازشگرهای گرافیکی تسلا V100 انویدیا استفاده می‌کند. بهینگی مصرف انرژی در این دستگاه مشابه فوگاکو 14.72 گیگافلاپس بر وات است.

5. Sierra (آمریکا)

ابرکامپیوتر Sierra در سال 2018 ساخته شد و شباهت زیادی به سامیت دارد، چون هر دو از معماری پردازنده 22 هسته‌ای POWER9 و پردازشگرهای گرافیکی تسلا V100 استفاده می‌کنند. ولی در شرایطی که سامیت برای انجام تحقیقات علمی ساخته شد، «سیرا» صرفا به منظور شبیه‌سازی آزمایش‌ها و نگهداری از سلاح‌های هسته‌ای آمریکا به وجود آمد.

اداره ملی امنیت هسته‌ای آمریکا (NNSA) با اجرای این شبیه‌سازی‌ها می‌تواند بدون نیاز به آزمایش‌های فیزیکی، اثربخشی سلاح‌های هسته‌ای را تست کند و البته به هیچ کس آسیبی نزند. سیرا در مجموع 1,572,480 هسته دارد و توانش 94,64 پتافلاپس است. این ابرکامپیوتر از نظر مصرف انرژی هم به نرخ 12.72 گیگافلاپس بر وات دست یافته است.

6. Sunway TaihuLight (چین)

اولین ابرکامپیوتر چینی با نام Sunway TaihuLight در سال 2016 با اهداف مختلفی از جمله پیش‌بینی آب و هوا، تحقیقات دارویی و مطالعه درباره علوم مختلف ساخته شد.

مجموع تعداد هسته‌های این ابرکامپیوتر به 10,649,600 عدد می‌رسد و توان آن 93.01 پتافلاپس است. این دستگاه از پردازنده 260 هسته‌ای 1.45 گیگاهرتزی Sunway SW26010 استفاده می‌کند و نرخ بهینگی مصرف انرژی آن 6.05 گیگافلاپس بر وات است. در نتیجه، این دستگاه غیربهینه‌ترین ابرکامپیوتر فهرست حاضر محسوب می‌شود.

7. Perlmutter (آمریکا)

Perlmutter دیگر کامپیوتری است که توسط HPE در سال 2021 ساخته شده و نام خود را از «سال پرلموتر»، برنده جایزه نوبل گرفته است. این دستگاه هم مثل مورد قبلی برای کارهای مختلفی مثل شبیه‌سازی‌های همجوشی هسته‌ای، پیش‌بینی آب و هوا، تحقیقات مواد و بیولوژی و محاسبات کیهان‌شناسی ساخته شده است.

هفتمین مورد در میان قوی‌ترین ابرکامپیوترهای دنیا، در حال حاضر در مرکز ملی رایانش علمی تحقیقاتی انرژی (NERSC) در ایالات متحده قرار دارد و توسط وزارت انرژی این کشور استفاده می‌شود. پرلموتر از پردازنده‌های 64 هسته‌ای 2.45 گیگاهرتزی AMD 7763 و پردازشگرهای گرافیکی انویدیا A100 استفاده می‌کند. این دستگاه در مجموع 761,856 هسته دارد و توان آن 70.87 پتافلاپس اعلام شده است. نرخ بهینگی مصرف انرژی هم در این رایانه قدرتمند 27.37 گیگافلاپس بر وات است.

8. Selene (آمریکا)

ابرکامپیوتر Selene در سال 2020 توسط انویدیا ساخته شد و نام خود را از الهه ماه در اساطیر یونان گرفته است. این دستگاه در همان سال 2020 به مهم‌ترین هدف خود رسید و توسط آزمایشگاه ملی آرگان برای تحقیق درباره ویروس کرونا و یافتن درمان احتمالی آن استفاده شد. «سلنه» همچنین در تعلیم مدل پردازش زبان طبیعی BERT گوگل ایفای نقش کرده است.

سلنه در مجموع 555,520 هسته دارد و توان آن به 63.46 پتافلاپس می‌رسد. این دستگاه بر اساس معماری انویدیا DGX SuperPOD ساخته شده و از پردازنده‌های 64 هسته‌ای 2.25 گیگاهرتزی AMD 7742 استفاده می‌کند. نرخ بهینگی مصرف انرژی در این دستگاه 24 گیگافلاپس بر وات است.

ابرکامپیوترها دیگر مختص به داستان‌های علمی تخیلی نیستند

دیدن این واقعیت که ابرکامپیوترها چقدر قدرت دارند، شگفت‌آور است. کاری که انجام آن توسط انسان‌ها ممکن است چند سال و توسط کامپیوترهای شخصی چند هفته طول بکشد، حالا با ابرکامپیوترها ظرف چند ثانیه انجام می‌شود.

احتمالا مدت زیادی طول نخواهد کشید تا فرانتیر جای خود را در صدر فهرست قوی‌ترین ابرکامپیوترهای دنیا به یک دستگاه دیگر بدهد. سرعت پیشرفت فناوری سرسام‌آور است و امروزه هر لپ‌تاپ، پی‌سی و کنسول گیمینگ می‌تواند نوعی ابرکامپیوتر باشد. البته توانی که در اختیار این دستگاه‌های گران قیمت و غول‌پیکر وجود دارد، به درد کاربران عادی نمی‌خورد. با این حال، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که توان عظیم این ابزارهای پیچیده شرایط زندگی ما را بهتر کنند و هر روز به دستاوردهای بیشتری برسند.