ТОП 10: найпотужніші у світі суперкомпʼютери

Суперкомпʼютери набагато потужніші за ваш ноутбук чи ігровий ПК, що майже неможливо осягнути. Ми звикли бачити в науковій фантастиці потужні компʼютери, здатні обробляти величезні обсяги даних за лічені секунди. Ці машини настільки вдосконалені, що в порівнянні з ними сучасні персональні компʼютери виглядають як дитячі іграшки. Але багато хто не знає, що наявні суперкомпʼютери вже настільки потужні, що вони майже щороку стирають межу між науковою фантастикою та реальністю. У цьому списку подивимся на 10 найпотужніших суперкомпʼютерів у світі. Зауважимо, що ці останні дані за червень 2022 року і дійсні станом на день публікації цієї статті.

Як класифікуються суперкомпʼютери?

Перш ніж почнемо ранжувати суперкомпʼютери, спочатку потрібно зрозуміти, як їх вимірювати. Раніше старі компʼютери вимірювалися за досить скромною шкалою під назвою IPS (instructions per second – інструкції за секунду). Проте, сучасні суперкомпʼютери вимірюються у FLOPS (floating point operations per second – операції з рухомою комою за секунду). Якщо ви хочете отримати більше інформації для кращого розуміння, що таке суперкомп’ютер, рекомендуємо прочитати цю статтю. Також, нижче ви можете побачити усі назви величин вимірювання операції з рухомою комою за секунду.

Наскільки потужні суперкомпʼютери?

Для кращого розуміння потужності суперкомпʼютерів нижче наведена порівняльна таблиця із найпотужнішими, станом на сьогодні, графічними процесорами і системами на кристалі, про які ви можете знати, та порівняння з останніми ігровими консолями від відомих брендів. Тобто, все, що в таблиці – призначені для споживчого використання, окрім самого суперкомпʼютера.

10. Adastra (Франція, Окситанія, м. Монпельє)

Adastra був зібраний у 2022 році компанією з інформаційних технологій Hewlett Packard Enterprise. Він розміщений у Національному компʼютерному центрі вищої освіти (Le C.I.N.E.S. – Centre Informatique National de l’Enseignement Supérieur). Компʼютер базується на новітній архітектурі HPE Cray EX235a, що й Frontier та LUMI. Він використовує 64-ядерні центральні процесори AMD 3-го покоління Epyc 7A53s. А загальна кількість ядер становить 319 072. Також в компʼютері застосовуються графічні процесори AMD Radeon Instinct MI250X. Потужність цього суперкомпʼютера із Франції становить 46.1 PFLOPS (петафлопс), а енергоефективність 50.028 ґіґафлопс/ват, що є дуже відмінним показником. Працює він на операційній системі HPE Cray OS. На жаль, зараз невідомо, скільки коштує такий суперкомпʼютер.

9. Tianhe-2A (Китай, Гуандун, м. Гуанчжоу)

Китайський суперкомпʼютер Tianhe-2A був повністю зібраний у 2018 році Національним університетом оборонних технологій (NUDT – National University of Defense Technology). Працює він на 12-ядерних центральних процесорах Intel Xeon E5-2692v2 з частотою 2.2 ҐГц. Загальна кількість ядер становить 4 981 760. Потужність цього компʼютера становить 61.44 PFLOPS (петафлопс), а енергоефективність 3.32 ґіґафлопси/ват, що є дуже нефективно станом на сьогодні. Працює він на операційній системі Kylin Linux. За відомою інформацією, Tianhe-2A використовується для моделювання, аналізу та застосувань державної безпеки Китаю. Коштує компʼютер приблизно $ 390 млн.

8. Selene (США, Каліфорнія, м. Санта-Клара)

Selene був створений в 2020 році компанією NVIDIA. Він названий на честь грецької богині Місяця, Селени. Його найвидатніша мета була реалізована в 2020 році, коли національна дослідницька лабораторія Аргоннської національної лабораторії, розташована в Іллінойсі, США, використала його для вивчення коронавірусу та потенційних ліків. Selene також використовується для навчання моделі обробки природної мови Google BERT.

Selene має загалом 555 520 ядер центральних процесорів AMD Epyc 7742 з частотою 2.25 ҐГц, що дає потужність 63.46 PFLOPS (петафлопс). Він побудований на еталонній архітектурі NVIDIA DGX SuperPOD з універсальною системою для інфраструктури штучного інтелекту NVIDIA DGX A100. Енергоефективність компʼютера становить 24 ґіґафлопси/ват. Працює суперкомпʼютер на операційній системі Ubuntu Linux. Коштував суперкомпʼютер приблизно $ 56 млн.

Selene (NVIDIA)

7. Perlmutter (США, Каліфорнія, м. Берклі)

Створений у 2021 році компанією Hewlett Packard Enterprise, Perlmutter є сьомим за потужністю суперкомпʼютером у світі, названим на честь лауреата Нобелівської премії, американського астрофізика, Сола Перлматтера. Так само, як Sunway TaihuLight, його створювали для різних цілей, зокрема для моделювання ядерного синтезу, кліматичних прогнозів, дослідження матеріалів і біології, а також для обчислювальної космології.

Наразі він є в Національному науково-обчислювальному центрі енергетичних досліджень (NERSC) і використовується Міністерством енергетики США. Perlmutter використовує 64-ядерні центральні процесори AMD Epyc 7763 з частотою 2.45 ҐГц. Загальна кількість ядер ЦП становить 761 856. Також в суперкомпʼютері є графічні процесори NVIDIA A100 SXM4 із 40 ГБ відеопамʼяті. Потужність цього компʼютера становить 70.87 PFLOPS (петафлопс). Енергоефективність становить 27.37 ґіґафлопс/ват. В компʼютері використовують операційну систему HPE Cray OS. Коштує такий суперкомпʼютер $ 146 млн.

Perlmutter (HPE)

6. Sunway TaihuLight (Китай, Цзянсу, м. Усі)

Шостим у списку суперкомпʼютером є перший китайський Sunway TaihuLight. Він був побудований у 2016 році для різних цілей, як-от прогноз погоди, фармацевтичні дослідження, наукові дослідження про життя тощо. Розроблений компʼютер Національним дослідницьким центром паралельної компʼютерної техніки та технологій (NRCPC – National Research Center of Parallel Computer Engineering & Technology).

Sunway TaihuLight має загалом 10 649 600 ядер центрального процесора з потужністю 93.01 PFLOPS (петафлопс). Він працює на 260-ядерних процесорах Sunway SW26010 з частотою 1.45 ҐГц і має рейтинг енергоефективності 6.05 ґіґафлопс/ват, що робить його одним з найнеефективніших суперкомпʼютерів у цьому списку. Працює компʼютер на операційній системі Sunway RaiseOS. Коштував цей суперкомпʼютер приблизно $ 273 млн.

Sunway TaihuLight (NRCPC)

5. Sierra (США, Каліфорнія, м. Лівермор)

Sierra був побудований в 2018 році. Він дуже схожий на Summit, оскільки обидва суперкомпʼютери використовують однакову 22-ядерну архітектуру центральних процесорів IBM POWER9 і графічних процесорів NVIDIA Tesla V100. Однак, у той час як Summit був створений для наукових досліджень, Sierra був створений для запуску симуляцій для випробування та обслуговування ядерної зброї Сполучених Штатів Америки. За допомогою моделювання ядерної зброї Національне управління ядерної безпеки США (NNSA) може перевірити ефективність своєї ядерної зброї без фізичних випробувань, що допомагає заощадити кошти та зберегти довкілля. Sierra має загалом 1 572 480 ядер центрального процесора з потужністю 94.64 PFLOPS (петафлопс), а енергоефективність становить 12.72 ґіґафлопс/ват. Працює компʼютер на операційній системі Red Hat Enterprise Linux. Кошував він приблизно $ 125 млн. До речі, його створили аж три компанії: IBM, NVIDIA та Mellanox.

Sierra (IBM)

4. Summit (США, Теннессі, м. Ок-Ридж)

Summit був побудований у 2018 році компанією IBM для проведення наукових досліджень. Він розташований у Національній лабораторії Оук-Рідж у США. Тобто, там же, де й Frontier. Summit має загалом 2 414 592 ядер з потужністю 148.6 PFLOPS (петафлопс). Він працює на 22-ядерних процесорах IBM POWER9 з частотою 3.07 ҐГц. Також він має графічні процесори NVIDIA Tesla V100. Його енергоефективність становить 14.72 ґіґафлопс/ват, що подібно до Fugaku. До речі, компʼютер також, як і Fugaku, працює на операційній системі Red Hat Enterprise Linux. Коштував суперкомпʼютер приблизно $ 200 млн.

Summit (IBM)

3. LUMI (Фінляндія, Кайнуу, м. Каяані)

LUMI (Large Unified Modern Infrastructure – Велика уніфікована сучасна інфраструктура) був побудований у 2022 році компанією Hewlett Packard Enterprise і розташований у Фінляндії. Це робить його найшвидшим суперкомпʼютером у Європі. LUMI має загалом 1 110 144 ядер центрального процесора та має потужність 151.9 PFLOPS (петафлопс). Компʼютер працює на тому ж процесорі, що й Frontier, AMD Epyc 7A53s, і має рейтинг енергоефективності 51.63 ґіґафлопс/ват, що робить його другим за ефективністю суперкомпʼютером у світі, після Frontier. Працює суперкомпʼютер на операційній системі HPE Cray OS. Коштував він приблизно $ 144 млн.

LUMI (HPE)

2. Fugaku (Японія, Хонсю, м. Кобе)

Fugaku був створений у 2020 році японським ІТ-гігантом Fujitsu як наступник старішого компʼютера компанії, K computer, створеного в 2011 році. Fugaku був розроблений для вирішення найбільших світових проблем, зокрема для уповільнення зміни клімату. Він був найшвидшим у світі суперкомпʼютером до того, як у травні 2022 року Frontier скинув його з престолу.

Компʼютер працює на операційній системі Red Hat Enterprise Linux та має 7 630 848 ядер з неймовірною потужністю 442 PFLOPS (петафлопс). Тобто, він може виконувати 442 квадрильйони обчислень за секунду. Він працює на 48-ядерних ARM-процесорах Fujitsu A64FX з частотою 2.2 ҐГц і має рейтинг енергоефективності лише 14.78 ґіґафлопс/ват, що робить його досить неефективним за сучасними стандартами. Система коштувала колосальних грошей – понад $ 1 млрд. Кожна з її шаф важить 1.6 тонн, а загальна вага становить близько 700 тонн.

Fugaku (Fujitsu)

1. Frontier (США, Теннессі, м. Оук-Ридж)

Frontier був остаточно добудований у 2022 році американською транснаціональною компанією з інформаційних технологій Hewlett Packard Enterprise у співпраці зі своєю дочірньою компанією Cray. Це перший у світі ексамасштабний суперкомпʼютер. А це означає, що він може обчислювати щонайменше один квінтильйон (10^18) обчислень за секунду.

Frontier, що працює на операційній системі HPE Cray OS, має загалом 8 730 112 ядер центрального процесора потужністю 1.102 EFLOPS (ексафлопс) або 1102 PFLOPS (петафлопс) у порівняльних тестах Linpack. Компʼютер базується на новітній архітектурі HPE Cray EX235a та використовує комбінацію 64-ядерних процесорів AMD 3-го покоління Epyc 7A53s, що на архітектурі x86-64, з частотою 2 ҐГц і графічних процесорів AMD Instinct MI250X.

Frontier є також другим найефективнішим суперкомпʼютером у світі з рейтингом енергоефективності 52.23 PFLOPS. Його перевершує лише суперкомпʼютер Frontier TDS – 62.684 ґіґафлопсів/ват. Він не настільки потужний як Frontier, лише 19.20 PFLOPS (петафлопс), проте споживає значно менше енергії.

Кожна з 74 обчислювальних шаф Frontier важить близько 3.63 тонн. Вся система загалом коштує приблизно $ 600 млн.

Frontier (HPE)

Суперкомпʼютери – це вже не наукова фантастика

Справді приголомшливо бачити, наскільки потужними є суперкомп’ютери. Роботу, на виконання якої у людей пішло б кілька років, а звичайним персональним компʼютерам знадобилися б тижні, суперкомпʼютери можуть виконати за кілька секунд. Не мине багато часу, поки Frontier випередить ще один швидший і ефективніший компʼютер.

Сучасні ноутбуки, ПК та ігрові консолі вже можна класифікувати як суперкомпʼютери, але вони не зрівняються з тим найкращим, що людство вже створило. На щастя, як і в природі технологій, вони продовжуватимуть зменшуватись і зрештою опиняться в наших особистих ґаджетах, допомагаючи нам розширювати наші знання та створювати нові галузі, готові до формування.