В 90-е годы суперкомпьютеры были огромной гонкой, поскольку США, Китай и другие страны соревновались за самый быстрый компьютер. Хотя гонка немного утихла, эти компьютеры-монстры все еще используются для решения многих мировых проблем.
Как Закон Мура (старое наблюдение, утверждающее, что вычислительная мощность удваивается примерно каждые два года) продвигает наше вычислительное оборудование дальше, сложность решаемых проблем также возрастает. Раньше суперкомпьютеры были относительно небольшими, но сегодня они могут занимать целые склады, заполненные соединенными между собой стойками компьютеров.
Что делает компьютер «супер»?
Термин «суперкомпьютер» подразумевает один гигантский компьютер, во много раз более мощный, чем ваш простой ноутбук, но это далеко не так. Суперкомпьютеры состоят из тысяч меньших компьютеров, соединенных вместе для выполнения одной задачи. Каждое ядро ЦП в центре обработки данных, вероятно, работает медленнее, чем ваш настольный компьютер. Комбинация всех этих факторов делает вычисления такими эффективными. В компьютерах такого масштаба задействовано много сетевого и специального оборудования, и это не так просто, как просто подключить каждую стойку к сети, но вы можете представить их таким образом, и вы не будете далеко от истины.
Не все задачи можно так легко распараллелить, поэтому вы не будете использовать суперкомпьютер для запуска игр со скоростью миллиона кадров в секунду. Параллельные вычисления обычно хороши для ускорения вычислений, очень ориентированных на вычисления.
Суперкомпьютеры измеряются в FLOPS, или операциях с плавающей запятой в секунду, что по сути является мерой того, насколько быстро они могут выполнять математические вычисления. Самый быстрый в настоящее время Саммит IBM , который может достигать более 200 Петафлопс, что в миллион раз быстрее, чем «Гига», к которому привыкло большинство людей.
Так для чего они используются? В основном наука
Суперкомпьютеры - это основа вычислительной науки. Они используются в медицине для моделирования сворачивания белков для исследований рака, в физике для моделирования крупных инженерных проектов и теоретических вычислений и даже в финансовой области для отслеживания фондового рынка с целью получения преимущества перед другими инвесторами.
Возможно, работа, которая приносит наибольшую пользу обычному человеку, - это моделирование погоды. Точно предсказать, понадобятся ли вам пальто и зонтик в следующую среду, - удивительно сложная задача, с которой даже гигантские суперкомпьютеры сегодня не справятся. Предполагается, что для полноценного моделирования погоды нам понадобится компьютер, который измеряет свою скорость в ZettaFLOPS - еще на два уровня выше, чем в PetaFLOPS, и примерно в 5000 раз быстрее, чем у IBM Summit. Скорее всего, мы не достигнем этой точки до 2030 года, хотя главная проблема, сдерживающая нас, - это не оборудование, а стоимость.
Первоначальные затраты на покупку или сборку всего этого оборудования достаточно высоки, но настоящим ударом является счет за электроэнергию. Многие суперкомпьютеры могут использовать энергию на миллионы долларов каждый год только для того, чтобы продолжать работать. Таким образом, хотя теоретически нет предела тому, сколько зданий, заполненных компьютерами, можно соединить вместе, мы строим только суперкомпьютеры, достаточно большие, чтобы решать текущие проблемы.
Так будет ли у меня в будущем суперкомпьютер дома?
В некотором смысле вы уже это делаете. Большинство настольных компьютеров в настоящее время конкурируют по мощности со старыми суперкомпьютерами, при этом даже средний смартфон имеет более высокую производительность, чем печально известный Крей-1 . Так что легко провести сравнение с прошлым и рассуждать о будущем. Но во многом это связано с тем, что средний процессор с годами становится намного быстрее, а это уже не так быстро.
В последнее время действие закона Мура замедляется по мере того, как мы достигаем пределов того, насколько маленькими мы можем делать транзисторы, поэтому процессоры не становятся намного быстрее. Они становятся меньше и более энергоэффективными, что увеличивает производительность ЦП в направлении большего количества ядер на чип для настольных компьютеров и более мощных в целом для мобильных устройств.
Но трудно себе представить, что проблема обычного пользователя заключается в том, чтобы перерастать потребности в вычислениях. В конце концов, вам не нужен суперкомпьютер для работы в Интернете, и большинство людей не запускают моделирование сворачивания белков в своих подвалах. Современное высокопроизводительное потребительское оборудование намного превосходит обычные варианты использования и обычно зарезервировано для конкретной работы, которая от него выигрывает, например, для 3D-рендеринга и компиляции кода.
Так что нет, вероятно, у тебя его не будет. Наибольший прогресс, вероятно, будет в мобильной сфере, так как телефоны и планшеты приблизиться к настольным уровням мощности , что по-прежнему является неплохим достижением.
Кредиты изображений: Shutterstock , Shutterstock
