Siêu máy tính là một cuộc đua lớn trong những năm 90, khi Mỹ, Trung Quốc và những nước khác đều cạnh tranh để có được chiếc máy tính nhanh nhất. Mặc dù cuộc đua đã chết đi một chút, nhưng những chiếc máy tính quái vật này vẫn được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề của thế giới.
Như Định luật Moore (một quan sát cũ nói rằng sức mạnh tính toán tăng gấp đôi khoảng hai năm một lần) đẩy phần cứng máy tính của chúng ta đi xa hơn, độ phức tạp của các vấn đề được giải quyết cũng tăng lên. Trong khi các siêu máy tính trước đây có kích thước tương đối nhỏ, ngày nay chúng có thể chiếm toàn bộ nhà kho, tất cả đều chứa đầy các giá đỡ máy tính được kết nối với nhau.
Điều gì làm cho một máy tính trở thành “Siêu”?
Thuật ngữ “Siêu máy tính” ám chỉ một máy tính khổng lồ mạnh hơn nhiều lần so với máy tính xách tay đơn giản của bạn, nhưng điều đó không thể xa hơn so với trường hợp. Siêu máy tính được tạo thành từ hàng nghìn máy tính nhỏ hơn, tất cả được kết nối với nhau để thực hiện một nhiệm vụ. Mỗi lõi CPU trong một trung tâm dữ liệu có thể chạy chậm hơn máy tính để bàn của bạn. Chính sự kết hợp của tất cả chúng đã giúp cho việc tính toán trở nên hiệu quả. Có rất nhiều mạng và phần cứng đặc biệt liên quan đến các máy tính ở quy mô này và nó không đơn giản như chỉ cắm mỗi giá đỡ vào mạng, nhưng bạn có thể hình dung chúng theo cách này và bạn sẽ không đi xa được đâu.
Không phải mọi tác vụ đều có thể được thực hiện song song dễ dàng như vậy, vì vậy bạn sẽ không sử dụng siêu máy tính để chạy trò chơi của mình với tốc độ một triệu khung hình / giây. Tính toán song song thường tốt trong việc tăng tốc tính toán rất hướng đến tính toán.
Siêu máy tính được đo bằng FLOPS, hoặc Số hoạt động dấu phẩy động trên giây, về cơ bản là thước đo tốc độ nó có thể làm toán. Nhanh nhất hiện tại là Hội nghị thượng đỉnh của IBM , có thể đạt hơn 200 PetaFLOPS, nhanh hơn một triệu lần so với "Giga" mà hầu hết mọi người quen dùng.
Vì vậy, chúng được sử dụng để làm gì? Chủ yếu là Khoa học
Siêu máy tính là xương sống của khoa học tính toán. Chúng được sử dụng trong lĩnh vực y tế để chạy mô phỏng gấp protein cho nghiên cứu ung thư, trong vật lý để chạy mô phỏng cho các dự án kỹ thuật lớn và tính toán lý thuyết, và thậm chí trong lĩnh vực tài chính để theo dõi thị trường chứng khoán nhằm đạt được lợi thế trước các nhà đầu tư khác.
Có lẽ công việc mang lại nhiều lợi ích nhất cho người bình thường là mô hình thời tiết. Dự đoán chính xác liệu bạn có cần áo khoác và ô vào thứ Tư tới là một nhiệm vụ khó khăn đáng ngạc nhiên, một nhiệm vụ mà ngay cả những siêu máy tính khổng lồ ngày nay cũng không thể làm được với độ chính xác cao. Giả thuyết rằng để chạy mô hình thời tiết đầy đủ, chúng tôi sẽ cần một máy tính đo tốc độ của nó trong ZettaFLOPS — một máy tính khác tăng hai bậc so với PetaFLOPS và nhanh hơn khoảng 5000 lần so với IBM’s Summit. Chúng tôi có thể sẽ không đạt được điểm đó cho đến năm 2030, mặc dù vấn đề chính khiến chúng tôi kìm hãm không phải là phần cứng mà là chi phí.
Chi phí trả trước để mua hoặc xây dựng tất cả phần cứng đó đủ cao, nhưng yếu tố thúc đẩy thực sự là hóa đơn điện. Nhiều siêu máy tính có thể sử dụng điện năng trị giá hàng triệu đô la mỗi năm chỉ để duy trì hoạt động. Vì vậy, mặc dù về mặt lý thuyết không có giới hạn về số lượng tòa nhà chứa đầy máy tính mà bạn có thể kết nối với nhau, nhưng chúng tôi chỉ xây dựng các siêu máy tính đủ lớn để giải quyết các vấn đề hiện tại.
Vì vậy, tôi sẽ có một siêu máy tính ở nhà trong tương lai?
Theo một nghĩa nào đó, bạn đã làm. Hầu hết các máy tính để bàn ngày nay đều cạnh tranh với sức mạnh của các siêu máy tính cũ hơn, thậm chí điện thoại thông minh trung bình có hiệu suất cao hơn so với Cray-1 . Vì vậy, thật dễ dàng so sánh với quá khứ và đưa ra giả thuyết về tương lai. Nhưng điều đó phần lớn là do CPU trung bình ngày càng nhanh hơn nhiều trong những năm qua, điều này sẽ không còn diễn ra nhanh nữa.
Gần đây, định luật Moore đã chậm lại khi chúng ta đạt đến giới hạn về mức độ nhỏ của chúng ta có thể tạo ra bóng bán dẫn, vì vậy CPU không nhanh hơn nhiều. Chúng ngày càng nhỏ hơn và tiết kiệm điện hơn, điều này đẩy hiệu suất CPU theo hướng nhiều lõi hơn trên mỗi chip cho máy tính để bàn và mạnh mẽ hơn tổng thể cho thiết bị di động.
Nhưng thật khó để hình dung vấn đề của người dùng bình thường đặt ra nhu cầu máy tính ngày càng tăng. Xét cho cùng, bạn không cần siêu máy tính để duyệt Internet và hầu hết mọi người không chạy mô phỏng gấp protein trong tầng hầm của họ. Phần cứng của người tiêu dùng cao cấp ngày nay vượt xa các trường hợp sử dụng thông thường và thường được dành riêng cho các công việc cụ thể được hưởng lợi từ nó, như kết xuất 3D và biên dịch mã.
Vì vậy, không, bạn có thể sẽ không có. Những tiến bộ lớn nhất có thể sẽ là trong không gian di động, như điện thoại và máy tính bảng tiếp cận mức năng lượng của máy tính để bàn , đó vẫn là một sự thăng tiến khá tốt.
Tín dụng hình ảnh: Shutterstock , Shutterstock
