Superkomputery były ogromnym wyścigiem w latach 90., kiedy Stany Zjednoczone, Chiny i inne kraje rywalizowały o najszybszy komputer. Chociaż wyścig nieco ucichł, te potworne komputery nadal służyły do rozwiązywania wielu problemów świata.
Ponieważ prawo Moore’a (stara obserwacja, która mówi, że moc obliczeniowa podwaja się mniej więcej co dwa lata) popycha nasz sprzęt komputerowy dalej, wzrasta również złożoność rozwiązywanych problemów. Kiedyś superkomputery były dość małe, obecnie mogą zajmować całe magazyny, wszystkie wypełnione połączonymi ze sobą szafami komputerowymi.
Spis treści:
Co sprawia, że komputer jest „super”?
Termin „superkomputer” oznacza jeden gigantyczny komputer wielokrotnie mocniejszy niż zwykły laptop, ale to nie może być dalej od obudowy. Superkomputery składają się z tysięcy mniejszych komputerów, połączonych razem w celu wykonania jednego zadania. Każdy rdzeń procesora w centrum danych prawdopodobnie działa wolniej niż komputer stacjonarny. To połączenie ich wszystkich sprawia, że przetwarzanie jest tak wydajne. W komputerach tej skali jest dużo sieci i specjalnego sprzętu i nie jest to tak proste, jak tylko podłączenie każdej szafy do sieci, ale możesz to sobie wyobrazić w ten sposób i nie będziesz daleko od celu.
Nie każde zadanie można zrównoleglenie tak łatwo, więc nie będziesz używać superkomputera do uruchamiania gier z milionem klatek na sekundę. Obliczenia równoległe są zwykle dobre w przyspieszaniu przetwarzania bardzo zorientowanego na obliczenia.
Superkomputery są mierzone w FLOPS, czyli operacjach zmiennoprzecinkowych na sekundę, co jest zasadniczo miarą tego, jak szybko mogą wykonywać obliczenia matematyczne. Obecnie najszybszy jest Szczyt IBM, który może osiągnąć ponad 200 PetaFLOPSów, milion razy szybciej niż „Giga”, do którego większość ludzi jest przyzwyczajona.
Więc do czego są używane? Głównie nauka
Superkomputery są kręgosłupem informatyki. Są wykorzystywane w medycynie do przeprowadzania symulacji składania białek do badań nad rakiem, w fizyce do przeprowadzania symulacji dla dużych projektów inżynieryjnych i obliczeń teoretycznych, a nawet w dziedzinie finansów do śledzenia giełdy w celu uzyskania przewagi nad innymi inwestorami.
Być może praca, która przynosi największe korzyści przeciętnemu człowiekowi, to modelowanie pogody. Dokładne przewidywanie, czy w przyszłą środę będziesz potrzebować płaszcza i parasola, jest zaskakująco trudnym zadaniem, którego nawet dzisiejsze gigantyczne superkomputery nie są w stanie wykonać z wielką dokładnością. Teoretyzuje się, że aby uruchomić pełne modelowanie pogody, będziemy potrzebować komputera, który mierzy prędkość w ZettaFLOPS – kolejne dwa poziomy wyżej od PetaFLOPS i około 5000 razy szybciej niż IBM Summit. Prawdopodobnie nie osiągniemy tego punktu do 2030 roku, chociaż głównym problemem, który nas powstrzymuje, nie jest sprzęt, ale koszt.
Początkowy koszt zakupu lub budowy całego tego sprzętu jest wystarczająco wysoki, ale prawdziwym kicker jest rachunek za prąd. Wiele superkomputerów może każdego roku zużywać energię wartą miliony dolarów, aby po prostu działać. Więc chociaż teoretycznie nie ma ograniczeń co do liczby budynków pełnych komputerów, które można połączyć, budujemy tylko superkomputery wystarczająco duże, aby rozwiązać bieżące problemy.
Czy w przyszłości będę miał superkomputer w domu?
W pewnym sensie już to robisz. Większość komputerów stacjonarnych konkuruje obecnie z mocą starszych superkomputerów, a nawet przeciętny smartfon ma wyższą wydajność niż niesławny Cray-1. Dlatego łatwo jest porównać z przeszłością i teoretyzować o przyszłości. Ale jest to w dużej mierze spowodowane tym, że przeciętny procesor staje się znacznie szybszy przez lata, co nie dzieje się już tak szybko.
Ostatnio prawo Moore’a zwalniało, gdy osiągnęliśmy granice tego, jak małe możemy zrobić tranzystory, więc procesory nie stają się dużo szybsze. Stają się coraz mniejsze i bardziej energooszczędne, co powoduje wzrost wydajności procesora w kierunku większej liczby rdzeni na chip w przypadku komputerów stacjonarnych i ogólnie większej mocy w przypadku urządzeń mobilnych.
Trudno jednak wyobrazić sobie problem przeciętnego użytkownika wykraczający poza potrzeby komputerowe. W końcu nie potrzebujesz superkomputera do przeglądania Internetu, a większość ludzi nie przeprowadza symulacji składania białek w swoich piwnicach. Dzisiejszy wysokiej klasy sprzęt konsumencki znacznie wykracza poza zwykłe przypadki użycia i jest zwykle zarezerwowany dla konkretnych prac, które z niego korzystają, takich jak renderowanie 3D i kompilacja kodu.
Więc nie, prawdopodobnie nie będziesz go mieć. Największy postęp nastąpi prawdopodobnie w przestrzeni mobilnej, ponieważ telefony i tablety zbliżają się do poziomów mocy komputerów stacjonarnych, co wciąż jest dość dobrym postępem.
Kredyty graficzne: Shutterstock, Shutterstock