با 8 ابرکامپیوتر قدرتمند دنیا آشنا شوید

ما به دیدن کامپیوترهای قدرتمند در داستان های علمی تخیلی عادت کرده ایم که قادر به پردازش حجم عظیمی از داده ها در عرض چند ثانیه هستند، ماشین هایی به قدری پیشرفته که رایانه های مدرن را در مقایسه با آنها شبیه اسباب بازی می کنند. اما برای بسیاری ناشناخته، ابررایانه های امروزی در حال حاضر آنقدر قدرتمند هستند که تقریباً هر سال مرز بین داستان های علمی تخیلی و واقعیت را محو می کنند. در این لیست، هشت ابرکامپیوتر قدرتمند جهان را با هم مرور می کنیم.

چگونه ابر رایانه ها رتبه بندی می شوند

قبل از شروع رتبه‌بندی ابررایانه‌ها، ابتدا باید ببینیم چگونه اندازه‌گیری می‌شوند. رایانه های قدیمی قبلاً در مقیاس نسبتاً متوسطی به نام IPS (دستورالعمل در ثانیه) اندازه گیری می شدند، اما ابر رایانه های مدرن با FLOPS (عملیات ممیز شناور در ثانیه) اندازه گیری می شوند. اگر می‌خواهید پیش از شروع این فهرست، زمینه بیشتری برای درک بهتر آن داشته باشید، به خودتان یادآوری کنید که ابررایانه چیست. ما ابررایانه‌ها را به ترتیب نزولی فهرست می‌کنیم، یعنی از قوی‌ترین به کم‌قدرت‌ترین.

1. Frontier (آمریکا)

Frontier در سال 2022 توسط شرکت فناوری اطلاعات چند ملیتی آمریکایی Hewlett Packard Enterprise با همکاری شرکت تابعه خود Cray ساخته شد. این اولین ابررایانه مقیاس اگزا در جهان است که می تواند حداقل یک کوئینتیلیون (10^18) محاسبه در ثانیه را محاسبه کند.

Frontier در مجموع 8,730,112 هسته دارد و در تست های بنچمارک Linpack امتیاز 1.1EFLOPS (یا exaflops) را کسب کرده است. این بر اساس آخرین معماری HPE Cray EX235a است و از ترکیبی از نسل سوم پردازنده‌های 64 هسته‌ای AMD 7A53s با فرکانس کاری 2 گیگاهرتز و پردازنده‌های گرافیکی MI250X استفاده می‌کند. Frontier همچنین با بهره وری انرژی 52.23 گیگافلاپ در وات، کارآمدترین ابر رایانه در جهان است. هر یک از 74 کابینت محاسباتی آن حدود 8000 پوند (3.63 تن) وزن دارند و کل سیستم در مجموع 600 میلیون دلار هزینه دارد.

2. Fugaku (ژاپن)

فوگاکو در سال 2020 توسط غول فناوری اطلاعات ژاپن فوجیتسو (به عنوان جانشین رایانه قدیمی K این شرکت که در سال 2011 ساخته شد)، ساخته شد. این رایانه برای حل بزرگترین مشکلات جهان، به ویژه کاهش سرعت تغییرات آب و هوا طراحی شده است. فوگاکو سریع‌ترین ابررایانه جهان بود قبل از اینکه Frontier آن را در می 2022 از سلطنت خلع کند. در مجموع 7,630,848 هسته دارد و امتیاز چشمگیر 442PFLOPS (یا پتافلاپ) را به دست می‌آورد، به این معنی که می‌تواند 442 کوادریلیون محاسبه در ثانیه انجام دهد.

این ابر رایانه بر روی پردازنده 48 هسته‌ای A64FX فوجیتسو با فرکانس 2.2 گیگاهرتز کار می‌کند و دارای راندمان انرژی تنها 14.78 گیگافلاپ در وات است که آن را با استانداردهای امروزی کاملاً ناکارآمد می‌کند. این سیستم بیش از 1 میلیارد دلار هزینه داشته و وزن هر یک از کابینت های آن 1.6 تن است که در مجموع حدود 700 تن است.

3. LUMI (فنلاند)

LUMI (زیرساخت یکپارچه مدرن بزرگ) در سال 2022 توسط HPE ساخته شد و در فنلاند واقع شده است و آن را سریع ترین ابررایانه اروپا تبدیل کرده است. LUMI در مجموع دارای 1,110,144 هسته و سرعت کلاک 151.9 PFLOPS است. LUMI بر روی همان پردازنده Frontier کار می کند و دارای رتبه راندمان انرژی 51.63 گیگافلاپ در وات است که آن را به دومین ابرکامپیوتر کارآمد در جهان تبدیل می کند.

4. Summit by IBM (آمریکا)

Summit در سال 2018 توسط IBM برای انجام تحقیقات علمی ساخته شد. این در آزمایشگاه ملی Oak Ridge در ایالات متحده واقع شده، یعنی همان سایت Frontier. این ابررایانه در مجموع دارای 2,414,592 هسته و امتیاز 148.6 PFLOPS است. Summit با پردازنده‌های 22 هسته‌ای POWER9 IBM با فرکانس 3.07 گیگاهرتز و پردازنده‌های گرافیکی Nvidia Tesla V100 کار می‌کند و دارای رتبه راندمان انرژی 14.72 گیگافلاپ در وات است، مشابه فوگاکو.

5. Sierra (آمریکا)

Sierra در سال 2018 ساخته شد و بسیار شبیه به Summit است زیرا هر دو ابررایانه از معماری پردازنده 22 هسته ای IBM POWER9 و پردازنده های گرافیکی Nvidia Tesla V100 استفاده می کنند. با این حال، در حالی که Summit برای تحقیقات علمی ایجاد شده بود، Sierra برای اجرای شبیه‌سازی برای آزمایش و نگهداری تسلیحات هسته‌ای این کشور ساخته شد.

با اجرای شبیه سازی سلاح های هسته ای، اداره ملی امنیت هسته ای ایالات متحده (NNSA) می تواند کارایی سلاح های هسته ای خود را بدون آزمایش فیزیکی بررسی کند که به صرفه جویی در هزینه ها کمک می کند. Sierra در مجموع دارای 1572480 هسته و امتیاز 94.64 PFLOPS و بازده انرژی 12.72 گیگافلاپ در وات است.

6. Sunway TaihuLight (چین)

در رتبه ششم لیست، ما اولین ابررایانه چینی خود، Sunway TaihuLight را پیدا کردیم. در سال 2016 برای اهداف مختلفی مانند پیش بینی آب و هوا، تحقیقات دارویی، تحقیقات علوم زیستی و غیره ساخته شد. Sunway TaihuLight در مجموع دارای 10,649,600 هسته CPU و امتیاز 93.01 PFLOPS است. این مجموعه بر روی پردازنده 260 هسته ای Sunway SW26010 با فرکانس 1.45 گیگاهرتز کار می کند و دارای رتبه بازده انرژی فقط 6.05 گیگافلاپ در وات است که آن را به ناکارآمدترین ابر رایانه در این لیست تبدیل می کند.

7. Perlmutter (آمریکا)

Perlmutter که در سال 2021 توسط HPE ساخته شد، هفتمین ابرکامپیوتر قدرتمند جهان است که نام خود را از برنده جایزه نوبل، Saul Perlmutter گرفته است. درست مانند Sunway TaihuLight، برای اهداف مختلفی از جمله شبیه سازی همجوشی هسته ای، پیش بینی آب و هوا، تحقیقات مواد و بیولوژیکی، و کیهان شناسی محاسباتی ساخته شده است.

در حال حاضر در مرکز محاسبات علمی تحقیقات انرژی ملی (NERSC) قرار دارد و توسط وزارت انرژی آمریکا استفاده می شود. Perlmutter از پردازنده‌های 64 هسته‌ای AMD 7763 با فرکانس 2.45 گیگاهرتز و پردازنده‌های گرافیکی Nvidia A100 استفاده می‌کند و در مجموع دارای 761،856 هسته و سرعت کلاک 70.87 PFLOPS است و دارای رتبه بازده انرژی 27.37 گیگافلاپ در وات است.

8. Selene (آمریکا)

سیرا در سال 2020 توسط انویدیا ساخته شد و به نام الهه یونانی ماه نامگذاری شده است. برجسته ترین هدف آن در سال 2020 محقق شد، زمانی که آزمایشگاه ملی تحقیقاتی مستقر در ایلینوی، آزمایشگاه ملی آرگون، از آن برای مطالعه ویروس کرونا و یک درمان بالقوه استفاده کرد. سلن همچنین برای آموزش مدل پردازش زبان طبیعی BERT گوگل استفاده می شود.

سلن در مجموع 555520 هسته دارد و امتیاز 63.46 PFLOPS را در بنچمارک ها به دست آورده است. این بر اساس معماری مرجع NVIDIA DGX SuperPOD ساخته شده است و بر روی پردازنده های AMD 7742 64 هسته ای 2.25 گیگاهرتزی اجرا می شود. از سوی دیگر دارای راندمان انرژی 24 گیگافلاپ در وات است.