Екологія
Неймовірні технології як суперкомп'ютери вирішують глобальні проблеми
Сучасні суперкомп'ютери – це справжнє диво обчислювальних потужностей, і вони використовуються для вирішення найскладніших наукових проблем світу.
Існуючі моделі в десятки тисяч разів швидше, ніж середній настільний ПК.
Ця блискавична швидкість досягається завдяки паралельній обробці даних, коли безліч комп'ютерних процесорів виконують обчислення одночасно. Суперкомп'ютери використовуються в самих різних цілях від прогнозів погоди до моделювання мозку людини.
Суперкомп'ютери відрізняються розмірами і складністю оброблюваних і розв'язуваних завдань, говорить Джек Уеллс, директор обчислювального центру Окріджській національної лабораторії США. «Суперкомп'ютери здатні вирішувати суперпроблемы», - підкреслює вчений.
Вони часто створюються з тих же компонентів, що і звичайні комп'ютери, але з використовувані методи інтеграції дозволяють цим елементам працювати в комплексі.
Автором перших суперкомп'ютерів у 1960-х роках став інженер-електрик Сеймур Крей з корпорації CDC. У 1964 році компанія випустила машину CDC 6600, який вважається першим суперкомп'ютером у світі. Пізніше Крей заснував власну компанію, що випустила Cray-1 1976 і Cray-2 у 1985 роках.
Ці перші суперкомп'ютери мали лише кілька процесорів, але в 1990-х роках в результаті японсько-американських розробок з'явилися машини з тисячами процесорів. У 1994 році найшвидшим суперкомп'ютером став Чисельного Wind Tunnel від компанії Fujitsu зі 166 процесорами, за ним у 1996 році пішов Hitachi SR2201 з більш ніж 2000 процесорів. У 1993 році вступила в гонку машина Intel Paragon. А станом на червень 2013 року найшвидшим суперкомп'ютером у світі є китайська розробка Tianhe-2.
Продуктивність суперкомп'ютерів вимірюється у флопах – кількості операцій з плаваючою комою в секунду. Сучасні машини здатні розвивати швидкість, що обчислюється у петафлопах – септильонах флопов.
Існує рейтинг 500 найпотужніших суперкомп'ютерів світу. Китайський Tianhe-2 досягає 33,86 петафлопов, тоді як Cray Titan демонструє 17,59 петафлопов, а IBM Sequoia займає третє місце з 17,17 петафлопов.
Рішення проблем сверхсерьезных
Дослідники використовують неймовірну міць суперкомп'ютерів для обробки складних питань в різних сферах життєдіяльності від астрофізики і до нейронаук.
Ці комп'ютери-важковаговики давали відповіді на питання про зародження всесвіту в ході Великого вибуху. Вчені з Техаського центру перспективних комп'ютерних систем моделювали процес формування перших галактик, а фахівці з дослідницького центру NASA створили імітаційну модель народження зірок. Використовуючи такі комп'ютери, як IBM Roadrunner, встановлений в дослідницькій лабораторії Лос-Аламос, США, фізики підняли завісу таємниці над темною матерією – маловивченим речовиною, що становлять близько 25 відсотків маси всесвіту.
Прогнозування погоди – ще одна сфера, в якій активно використовуються суперкомп'ютери. Наприклад, з допомогою машини Ranger синоптики у 2008 році визначили шлях прямування ураган Ісаак, поліпшивши на 15 відсотків п'ятиденний прогноз. Кліматологи використовують суперкомп'ютери для моделювання глобальних змін клімату, а це непросте завдання з сотнями змінних.
Останнім часом фахівці в нейронауках взялися за приголомшливу завдання моделювання людського мозку. Так, проект «Blue Brain», реалізований швейцарськими вченими, націлений на створення повного віртуального мозку людини. Для симуляції молекулярних структур цього мозку ссавця використовується суперкомп'ютер IBM Blue Gene. У 2006 році результатом реалізації проекту стала закінчена модель колони нейронів в мозку кролика.
Розподіл навантаження
Типовий суперкомп'ютер являє собою великі дата-центри, заповнені фізично сполученими машинами. Але розподілене обчислення також може вважатися варіацією суперкомп'ютера. У цьому випадку в мережу, таку як інтернет, підключається ряд окремих комп'ютерів, які приділяють частину своєї обчислювальної потужності для вирішення великої проблеми.
Відомим прикладів є проект пошуку позаземного розуму з дому «SETI@home», в рамках якого мільйони людей запускають на своєму комп'ютері програму, яка шукає ознаки розумного життя у радиосигналах. Завданням проекту є передбачення тривимірної структури білків – біологічних «робочих конячок», що виконують життєво важливі завдання у нашому тілі – по послідовності молекулярних ланцюжків, з яких вони складаються.
За словами Уеллса, в майбутньому суперкомп'ютери поступово наблизяться до ексафлопсной продуктивності, яка приблизно в 50 разів вище, ніж у існуючих систем. Це потребує величезної енергії, а тому енергоефективність, очевидно, стане важливою метою майбутніх систем. Ще однією тенденцією стане використання великих обсягів даних для таких цілей, як відкриття нових матеріалів і біотехнології.