Superkomputery - do czego służą i czy na prawdę większy może więcej?

Na starych fotografiach można zobaczyć, jak wyglądały pierwsze komputery. Ogromne, metalowe szafy zajmujące całe pomieszczenia zapadają w pamięć, zwłaszcza gdy uświadomimy sobie, że ich moc była tysiące razy mniejsza od tej, którą obecnie mają smartfony. Przeciętnemu użytkownikowi domowego komputera lub tableta może się wydawać, że na świecie nie ma już takich gigantycznych maszyn, bo ich czas dawno minął. A to nieprawda - w uniwersyteckich pracowniach, laboratoriach korporacji i rządowych instytucjach stoją superkomputery, potężne machiny, które wykonują arcyskomplikowane obliczenia.

Superkomputery - ranking

Nieprzerwanie od 1993 roku prowadzony jest ranking top 500 - globalna klasyfikacja mocy najlepszych superkomputerów, odświeżana co pół roku. W listopadzie poprzedniego roku (w czerwcu br. zostanie opublikowany aktualny ranking) pierwsze miejsce zajął chiński Tiahne-2 (Droga Mleczna), który zdystansował konkurencję, osiągając zawrotną wydajność 33,87 petaflopa. Mówiąc prościej, ten krzemowy potwór potrafi prowadzić prawie 34 biliardy operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę! Dla porównania: topowe procesory Intel Core i7, używane w wielu komputerach osobistych, osiągają szybkość mniej więcej kilkunastu-kilkudziesięciu gigaflopów, czyli miliardów operacji na sekundę. Supermoc ma jednak swoją cenę, Tianhe-2 pożera 24 MW elektryczności - tyle, co niewielkie miasto.

FLOPS, flopy - liczba operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę.

1 megaflop (MFLOPS) = 106 = milion

1 gigaflop (GFLOPS) = 109 = miliard

1 teraflop (TFLOPS) = 1012 = bilion

1 petaflop (PFLOPS) = 1015 = biliard

Do czego służą superkomputery?

Czy budowa superkomputerów, tak drogich w eksploatacji, rzeczywiście się opłaca? Zdecydowanie tak. Wykorzystanie ich mocy do wyższej matematyki znacznie rozwinęło badania naukowe m.in. w zakresie fizyki, chemii, astronomii, geologii czy meteorologii. Superkomputery są wykorzystywane do przeprowadzania skomplikowanych symulacji, dzięki którym możemy z dużym prawdopodobieństwem przewidzieć pogodę i nadchodzące trzęsienia ziemi. Próby bomb jądrowych zostały zastąpione złożonymi obliczeniami. Fizycy teoretyczni otrzymali narzędzia, dzięki którym mogą swoje hipotezy sprawdzić w praktyce. Superkomputery stanowią również podstawy konstrukcji sieci neuronowych, czyli cyfrowych odpowiedników ludzkiego mózgu.

Dlaczego superkomputery są takie wielkie?

Miniaturyzacja ma swoje ograniczenia. Dopóki grafen, ultranowoczesny materiał wytwarzany w Polsce, nie zastąpi krzemu w masowej produkcji procesorów, superkomputery będą dalej zajmowały olbrzymie powierzchnie i pobierały wielkie ilości energii elektrycznej. Na razie nie da się uzyskać wysokich osiągów bez tworzenia struktur złożonych z kilkudziesięciu tysięcy jednostek obliczeniowych i szukania coraz to lepszych technologii łączenia ich mocy.

Prometeusz i Zeus - polskie superkomputery

W Polsce też mamy superkomputer, który jest notowany na liście top 500. Zeus, duma Akademickiego Centrum Komputerowego Cyfronet na AGH, w czerwcowym zestawieniu zajął 175. miejsce z wynikiem 266,9 teraflopa (TFLOPS). A to nie ostatnie słowo ze strony krakowskiej uczelni - niedawno w mediach pojawiły się doniesienia o Prometheusie, czterokrotnie potężniejszym od Zeusa superkomputerze, budowanym za 41 milionów złotych. Złożona z prawie 42 tysięcy rdzeni obliczeniowych machina ma osiągnąć wydajność 1,66 petaflopa, co w tegorocznym rankingu uplasowałoby ją na wysokiej 30. pozycji. Prometeusz, podobnie jak jego starszy brat Zeus, będzie przeprowadzał skomplikowane obliczenia naukowe z wielu dziedzin.