همه ما به دیدن رایانه‌های فوق قدرتمند در فیلم‌های علمی تخیلی عادت کرده‌ایم؛ رایانه‌هایی که تنها در عرض چند ثانیه قادر به پردازش حجم عظیمی از داده‌ها هستند و به قدری پیشرفته‌اند که رایانه‌های شخصی مدرن امروزی در کنار آن‌ها مانند یک اسباب بازی به نظر می‌رسند! اما شاید ندانید که در دنیای واقعی هم ابر رایانه‌هایی وجود دارند که تقریباً به همان اندازه قدرتمند هستند و مرز‌های بین واقعیت و تخیل را بسیار کم رنگ کرده‌اند. در ادامه این مقاله قصد داریم تا شما را با تعدادی از این رایانه‌های فوق قدرتمند آشنا کرده و تعبیر فیلم‌های علمی تخیلی را در دنیای واقعی بازگو کنیم! پس با ما همراه باشید.

ابر کامپیوتر‌ها چگونه رتبه‌بندی می‌شوند؟

قبل از اینکه به موضوع اصلی مقاله و معرفی قدرتمندترین ابر رایانه‌های دنیا بپردازیم، ابتدا بد نیست چند کلمه‌ای در مورد نحوه رتبه‌بندی این دستگاه‌ها توضیح دهیم.

یک ابر رایانه دقیقاً عملکردی شبیه به رایانه معمولی دارد و همان عملیات مربوط به ذخیره و پردازش داده‌ها را انجام می‌دهد، اما با این تفاوت که در مورد این دستگاه‌ها همه چیز در مقیاسی بسیار بزرگ انجام می‌شود که حتی تصور کردن آن هم سخت است! در داخل یک ابر رایانه چندین خوشه از واحد‌های پردازشی وجود دارد که باعث می‌شوند عملیات پردازشی میلیون‌ها برابر سریع‌تر از یک لپ تاپ یا رایانه رومیزی معمولی انجام شود.

رایانه‌های قدیمی معمولاً بر مبنای واحدی به نام IPS (تعداد دستورالعمل در ثانیه) اندازه‌گیری و با یکدیگر مقایسه می‌شدند، اما در مورد ابر کامپیوتر‌ها از واحد بزرگ‌تری به نام فلاپس (FLOPS) استفاده می‌شود که مخفف عبارت ”عملیات ممیز شناور در ثانیه“ است. در ادامه این مقاله نیز ما ابر رایانه‌ها را از قدرتمند به ضعیف مرتب کرده‌ایم که معیار سنجش نیز همان فلاپس می‌باشد.

قدرتمندترین ابر رایانه‌های جهان

۱- فرانتیر (Frontier)
کشور: آمریکا

فرانتیر در سال ۲۰۲۲ توسط شرکت فناوری اطلاعات چند ملیتی آمریکایی Hewlett Packard Enterprise و با همکاری یکی از شرکت‌های تابعه آن با نام Cray ساخته شد. این اولین ابر رایانه در مقیاس اگزا در جهان است. به این معنی که می‌تواند در هر ثانیه حداقل یک کوئینتیلیون (۱۰ به توان ۱۸) محاسبه انجام دهد!

فرانتیر در مجموع ۸۷۳۰۱۱۲ هسته دارد و در تست بنچمارک Linpack توانسته امتیاز ۱.۱ اگزافلاپس (EFLOPS) را کسب کند. این غول پردازشی دنیا بر اساس آخرین معماری HPE Cray EX۲۳۵a ساخته شده و ترکیبی از نسل سوم پردازنده‌های ۶۴ هسته‌ای AMD ۷A۵۳s با فرکانس کاری ۲ گیگاهرتز و پردازنده‌های گرافیکی MI۲۵۰X است.

ابر رایانه فرانتیر همچنین با بهره‌وری انرژی ۵۲.۲۳ گیگافلاپ در وات، کارآمدترین ابر رایانه جهان محسوب می‌شود. هر یک از ۷۴ کابینت محاسباتی آن حدود ۳.۶۳ تن وزن دارند و برای ساخت کل سیستم در مجموع ۶۰۰ میلیون دلار هزینه شده است.

۲- فوگاکو (Fugaku)
کشور: ژاپن

فوگاکو در سال ۲۰۲۰ توسط غول فناوری اطلاعات ژاپن یعنی شرکت فوجیتسو به عنوان جانشین رایانه قدیمی K این شرکت که در سال ۲۰۱۱ ساخته شده بود، تولید شد. این رایانه برای حل بزرگترین مشکلات جهان، به ویژه کاهش سرعت تغییرات آب و هوا، طراحی شده است.

قبل از اینکه فرانتیر راه‌اندازی شود، فوگاکو سریع‌ترین ابر رایانه جهان بود. این کامپیوتر فوق قدرتمند در مجموع ۷۶۳۰۸۴۸ هسته دارد و امتیاز چشمگیر ۴۴۲ پتافلاپس (PFLOPS) را به دست آورده که به معنی توانایی انجام ۴۴۲ کوادریلیون محاسبه در ثانیه است.

این ابر رایانه بر مبنای پردازنده ۴۸ هسته‌ای A۶۴FX فوجیتسو با فرکانس ۲.۲ گیگاهرتز طراحی شده و دارای راندمان انرژی ۱۴.۷۸ گیگافلاپ در وات است که آن را با استاندارد‌های امروزی کاملاً ناکارآمد می‌کند. ساخت این سیستم بیش از ۱ میلیارد دلار هزینه داشته و وزن هر یک از کابینت‌های آن ۱.۶ تن است که در مجموع باعث شده وزن ابر رایانه به حدود ۷۰۰ تن برسد.

۳- لومی (LUMI)
کشور: فنلاند

LUMI که مخفف عبارت Large Unified Modern Infrastructure به معنی “زیرساخت یکپارچه مدرن بزرگ” است، در سال ۲۰۲۲ توسط HPE ساخته شد و در فنلاند قرار دارد. این ابر رایانه که سریع‌ترین مدل در اروپا محسوب می‌شود، در مجموع دارای ۱۱۱۰۱۴۴ هسته و سرعت ۱۵۱.۹ پتافلاپس است.

لومی از همان پردازنده فرانتیر استفاده می‌کند و دارای رتبه بهره‌وری انرژی ۵۱.۶۳ گیگافلاپ در وات است که آن را به دومین ابر کامپیوتر کارآمد در جهان تبدیل می‌کند.

۴- سامیت (Summit)
کشور: آمریکا

سامیت در سال ۲۰۱۸ توسط IBM برای انجام تحقیقات علمی ساخته شد. این ابر رایانه در آزمایشگاه ملی Oak Ridge در ایالات متحده واقع شده است، یعنی همان مکانی که فرانتیر در آن قرار دارد. سامیت در مجموع دارای ۲۴۱۴۵۹۲ هسته بوده و امتیاز ۱۴۸.۶ پتافلاپس را در تست‌های بنچمارک به دست آورده است.

ابرکامپیوتر سامیت از پردازنده‌های ۲۲ هسته‌ای POWER۹ IBM با فرکانس ۳.۰۷ گیگاهرتز و پردازنده‌های گرافیکی Nvidia Tesla V۱۰۰ استفاده می‌کند و دارای رتبه بهره‌وری انرژی ۱۴.۷۲ گیگافلاپ در وات است که باعث می‌شود از این حیث هم رده فوگاکو باشد.

۵- سیرا (Sierra)
کشور: آمریکا

سیرا در سال ۲۰۱۸ ساخته شده و بسیار شبیه به سامیت است. چرا که هر دو ابر رایانه از پردازنده ۲۲ هسته‌ای با معماری IBM POWER۹ و پردازنده‌های گرافیکی Nvidia Tesla V۱۰۰ استفاده می‌کنند. با این حال، در حالی که سامیت برای انجام تحقیقات علمی ساخته شده، سیرا با هدف اجرای شبیه‌سازی‌های لازم جهت تست و نگهداری تسلیحات هسته‌ای ایالات متحده تولید گردیده است.

به کمک این ابر رایانه قدرتمند و با اجرای شبیه‌سازی سلاح‌های هسته‌ای، اداره ملی امنیت هسته‌ای ایالات متحده (NNSA) می‌تواند کارایی سلاح‌های هسته‌ای خود را بدون اینکه نیاز به انجام آزمایش فیزیکی باشد، بررسی کند و به این نحو در هزینه‌ها نیز صرفه‌جویی نماید. سیرا در مجموع دارای ۱۵۷۲۴۸۰ هسته بوده، امتیاز ۹۴.۶۴ پتافلاپس را به دست آورده و بازده انرژی ۱۲.۷۲ گیگافلاپ در وات دارد.

۶- سانوی تایهولایت (Sunway TaihuLight)
کشور: چین

کشور چین یکی از قطب‌های اقتصادی جهان و از برترین کشور‌ها در حوزه فناوری است. بنابراین، اصلاً جای تعجبی ندارد که نام این کشور را در لیست دارندگان قدرتمندترین ابر رایانه‌های جهان مشاهده کنیم. سانوی تایهولایت که در رتبه ششم لیست ما قرار گرفته، در سال ۲۰۱۶ و برای اهداف مختلفی مانند پیش‌بینی آب و هوا، تحقیقات دارویی، تحقیقات علوم زیستی و ... ساخته شد.

این ابر رایانه چینی در مجموع دارای ۱۰۶۴۹۶۰۰ هسته پردازشی بوده و توانسته امتیاز ۹۳.۰۱ پتافلاپس را در تست بنچمارک کسب کند. این سیستم قدرتمند بر مبنای پردازنده ۲۶۰ هسته‌ای Sunway SW۲۶۰۱۰ با فرکانس ۱.۴۵ گیگاهرتز ساخته شده و دارای رتبه بازده انرژی ۶.۰۵ گیگافلاپ در وات است که آن را به ناکارآمدترین ابر رایانه در لیست حاضر تبدیل می‌کند.

۷- پرلموتر (Perlmutter)
کشور: آمریکا

پرلموتر که در سال ۲۰۲۱ توسط HPE ساخته شد (همان شرکت سازنده فرانتیر)، هفتمین ابر کامپیوتر قدرتمند جهان است که به نام برنده جایزه نوبل، سال پرلموتر (Saul Perlmutter) نامگذاری شده است. درست مانند سانوی تایهولایت، این ابر رایانه نیز چند منظوره بوده و برای اهداف مختلفی از جمله شبیه‌سازی همجوشی هسته‌ای، پیش‌بینی آب و هوا، تحقیقات مواد و بیولوژیک، و کیهان شناسی محاسباتی ساخته شده است.

پرلموتر در حال حاضر در مرکز محاسبات علمی تحقیقات انرژی ملی آمریکا (NERSC) قرار دارد و توسط وزارت انرژی این کشور استفاده می‌شود. این ابر رایانه قدرتمند از پردازنده‌های ۶۴ هسته‌ای AMD ۷۷۶۳ با فرکانس ۲.۴۵ گیگاهرتز و پردازنده‌های گرافیکی Nvidia A۱۰۰ استفاده می‌کند و در مجموع دارای ۷۶۱۸۵۶ هسته و سرعت ۷۰.۸۷ پتافلاپس است. در زمینه بهره‌وری انرژی نیز شرایط پرلموتر خوب است و توانسته رتبه‌بندی ۲۷.۳۷ گیگافلاپ در وات را به دست آورد.

۸- سلن (Selene)
کشور: آمریکا

سلن در سال ۲۰۲۰ توسط انویدیا ساخته شد و به نام الهه یونانی ماه نامگذاری شده است. برجسته‌ترین هدف این ابر رایانه در سال ۲۰۲۰ محقق شد، زمانی که آزمایشگاه ملی تحقیقاتی مستقر در ایلینوی به نام آزمایشگاه ملی آرگون، از آن برای مطالعه ویروس کرونا و یافت یک درمان بالقوه استفاده کرد. سلن همچنین برای آموزش مدل پردازش زبان طبیعی BERT گوگل استفاده می‌شود.

سلن در مجموع ۵۵۵۵۲۰ هسته دارد و امتیاز ۶۳.۴۶ پتافلاپس را در بنچمارک‌ها به دست آورده است. این ابر رایانه بر اساس معماری NVIDIA DGX SuperPOD ساخته شده و از پردازنده‌های ۶۴ هسته‌ای AMD ۷۷۴۲ با فرکانس کاری ۲.۲۵ گیگاهرتز استفاده می‌کند. راندمان انرژی سلن ۲۴ گیگافلاپ در وات است.

ابر کامپیوتر‌ها دیگر علمی تخیلی نیستند!

دیدن اینکه ابر رایانه‌ها تا چه حد می‌توانند قدرتمند باشند واقعاً شگفت انگیز است. این غول‌های بی‌شاخ و دم می‌توانند تنها در عرض چند ثانیه کاری را که چندین سال برای انسان طول می‌کشد و حتی رایانه‌های شخصی معمولی هم برای انجام دادنش باید هفته‌ها کار کنند، انجام دهند. پیشرفت ابر رایانه‌ها همچنان ادامه دارد و مطمئناً زمان زیادی طول نخواهد کشید تا فرانتیر هم با یک ابر رایانه دیگر که سریع‌تر و کارآمدتر است، جایگزین شود.

درست است که لپ‌تاپ‌ها، رایانه‌های شخصی و کنسول‌های بازی مدرن را هم می‌توان به عنوان ابررایانه طبقه‌بندی کرد، اما این دستگاه‌ها اصلاً با مدل‌هایی که در این لیست معرفی کردیم، قابل مقایسه نیستند. خوشبختانه، پیشرفت فناوری همواره باعث کوچک‌تر شدن ابزار‌ها می‌شود و احتمالاً روزی فرا خواهد رسید که ابر رایانه‌های قدرتمند امروزی در نهایت به ابزار‌هایی شخصی و روزمره تبدیل شوند! اتفاقی که برای رایانه‌های معمولی نیز رخ داد و آن‌ها را از دستگاه‌هایی به اندازه یک اتاق به یک گوشی هوشمند کوچک تبدیل کرد که به راحتی داخل جیب جا می‌شود!

منبع: دیجی رو