Cos'è un supercomputer? I 10 migliori supercomputer nel mondo

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La definizione del dizionario di un supercomputer è "un computer mainframe particolarmente potente".

La "potenza" di un supercomputer è definita dal numero di operazioni che il sistema può elaborare ogni secondo .

Questa è una definizione ampia con un palo che cambia ogni volta che la tecnologia informatica avanza. I personal computer più veloci oggi stanno elaborando le operazioni alla velocità che i supercomputer stavano eseguendo da diversi decenni. Ecco quanto velocemente questa tecnologia cambia.

Allora, cos'è un supercomputer, davvero?

Diamo un'occhiata più approfondita a come appaiono oggi i supercomputer per scoprirlo.

Il supercomputer più potente al mondo

Per molti anni, Stati Uniti, Cina e Giappone si sono dati battaglia per essere il paese che possedeva il supercomputer più veloce al mondo. "Veloce" è definito dal numero di petaflop che il sistema informatico può eseguire. Un petaflop è un migliaio di teraflop, o un quadrilione di operazioni in virgola mobile al secondo Test Benchmark per PC: che cosa sono e che sono realmente importanti? Test di benchmark per PC: cosa sono e in realtà sono importanti? Ci sono un sacco di siti tecnici su Internet che si occupano di benchmark: un'intera serie di grafici e numeri per quasi tutti i componenti hardware sul mercato. Ma cosa intendono? Leggi di più .

Entro il 2013, i due supercomputer più potenti esistenti erano:

• Il Cray Titan di Oak Ridge, che vanta una capacità di elaborazione di 17, 59 petaflop.
• IBM Sequoia presso Livermore Labs, che spinge 17.17 petaflops.

Tuttavia, quell'anno la Cina assunse la direzione del NUDT Tianhe-2 a Guangzhou, con ben 33, 86 petaflop. Questo sistema è stato il re, fino al 2016 quando il Sunway TaihuLight a Wuxi, in Cina, ha vinto il premio con un impressionante petaflop di 93, 01.

Secondo Top500, il prossimo re dei supercomputer dovrebbe essere il Summit . Questo è un supercomputer all'Oak Ridge National Lab, che dovrebbe andare in diretta nell'estate 2018.

Guardando più in profondità in un supercomputer

Ora che conosci lo stato dell'attuale corsa al supercomputer, diamo un'occhiata più da vicino al funzionamento interno di queste impressionanti meraviglie della tecnologia. Esaminiamo il Sunway Taihulight .

Il Taihulight è un computer super efficiente con la seguente architettura del processore:

• Processori SW26010 da 1, 45 GHz, ciascuno con quattro gruppi di core Che cos'è una CPU e che cosa fa? Cos'è una CPU e cosa fa? Gli acronimi informatici sono confusi. Che cos'è una CPU comunque? E ho bisogno di un processore quad o dual-core? Che ne dici di AMD o Intel? Siamo qui per aiutare a spiegare la differenza! Leggi di più .
• Ogni core group contiene 65 core per un totale di 260 core per nodo.
• Ogni cabinet di sistema contiene 1.024 nodi.
• L'intero sistema contiene 40 armadi.

Per collegare tutti questi cabinet, i costruttori di questo imponente sistema hanno personalizzato la propria rete di connessioni PCIe 3.0 che hanno soprannominato "Sunway Network".

La rete collega gli switch, l'hardware di condivisione delle risorse e tutti i supernodi tramite cavi da 7 pollici che trasmettono dati a 70 terabyte al secondo.

Quello che segue è l'elenco aggiornato dei 10 supercomputer più veloci al mondo, secondo la Top 500.

1. Sunway TaihuLight (Cina): 10.649.600 core, 93.014 TFlop / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (Cina): 3.120.000 core, 33.962 TFlops / s
3. Piz Daint (Svizzera): 361.760 core, 19.590 TFlops / s
4. Gyoukou (Giappone): 19.860.000 core, 19.136 TFlops / s
5. Titan (Stati Uniti): 560.640 core, 17.590 TFlops / s
6. Sequoia (Stati Uniti): 1.572.864 core, 17.173 TFlops / s
7. Trinity (Stati Uniti): 979.968 core, 14.137 TFlops / s
8. Cori (Stati Uniti): 622.336 core, 14.015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (Giappone): 556.104 core, 13.555 TFlops / s
10. K Computer - Sparc64 (Giappone): 705.024 core, 10.510 TFlops / s

È un vasto campo di gioco che coinvolge laboratori avanzati e strutture governative in tutto il mondo. I leader non solo guadagnano il rispetto degli esperti di computer a livello globale, ma anche la corsa per il top è politicamente accusata. E con i costi del supercomputer che vanno alle migliaia di dollari all'ora, anche queste aziende guadagnano molto.

A cosa servono i supercomputer?

Perché qualcuno avrebbe bisogno di un sistema informatico in grado di elaborare quadrilioni di operazioni in virgola mobile al secondo?

La realtà è che in molti settori diversi ci sono esigenze che richiedono un enorme potere computazionale. Qui ci sono solo alcuni usi del supercomputer nell'industria, nei governi e nell'esercito.

Un rapporto scritto dall'International Data Corporation nel 2014 si è immerso in dozzine di scenari reali in cui sono stati utilizzati supercomputer. Abbiamo disegnato i seguenti esempi da quello studio.

Industria

• General Electric, uno dei principali attori nel settore aerospaziale, ha collaborato con esperti informatici presso l'Oak Ridge National Laboratory per produrre simulazioni avanzate di motori a reazione . Le simulazioni hanno aiutato GE a identificare un fenomeno del motore che ha aiutato l'azienda a migliorare l'efficienza complessiva del carburante.
• Gli scienziati di Lawrence Livermore National Labs hanno utilizzato i supercomputer per sviluppare una nuova tecnica per la raccolta dei dati nel sottosuolo . Ciò ha permesso all'industria petrolifera e del gas statunitense di identificare più facilmente le riserve di petrolio nel Golfo del Messico e ridurre la dipendenza dell'America dal petrolio straniero.
• Gli ingegneri di Boeing hanno utilizzato i supercomputer per creare simulazioni di aeromobili che hanno portato a progettazioni aerodinamiche migliori, in modo da poter produrre aeromobili più efficienti dal punto di vista del consumo di carburante e più sicuri.

Governo

• I Centers for Disease Control e la Cornell University hanno collaborato per creare un modello altamente dettagliato del virus dell'epatite C. Usando un supercomputer alla Cornell University, i ricercatori sono stati in grado di sviluppare nuove terapie che alla fine hanno aiutato la comunità medica 8 scoperte tecnologiche mediche che potrebbero richiedere un giorno 8 innovazioni tecnologiche mediche che potresti aver bisogno di un giorno Che ci crediate o no, la velocità dei progressi tecnologici sta ancora aumentando - e molte scoperte stanno avvenendo in campo medico. Dai un'occhiata a queste incredibili novità! Maggiori informazioni sulla riduzione o la cura della malattia del fegato nei pazienti.
• Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha utilizzato un supercomputer per sviluppare nuovi modelli meteorologici che aiuterebbero i meteorologi a prevedere uragani e cicloni potenzialmente pericolosi. I modelli di computer più avanzati di queste tempeste hanno fornito la capacità di prevedere i pericoli fino a cinque giorni prima dell'impatto.

Militare

• L'Esercito USA utilizza i supercomputer dell'Esercito Research Laboratory per eseguire simulazioni avanzate che aiutano i ricercatori a condurre "esperimenti live distruttivi e dimostrazioni di prototipi". Questi sarebbero altrimenti proibitivi dal punto di vista dei costi per condurre con attrezzature reali.
• Uno dei più insoliti supercomputer utilizzati dalle forze armate statunitensi è stato chiamato "Condor Cluster", creato dalla US Air Force nel 2010. Gli ingegneri hanno collegato 1.760 console Sony PlayStation 3 insieme per creare il nucleo del supercomputer. Era capace di 500 TFlops e usato per compiti come il riconoscimento di pattern, l' elaborazione di immagini satellitari e la ricerca di intelligenza artificiale .

Come potete vedere, ci sono molte richieste da parte di tutti i settori industriali, agenzie governative e militari per potenza di calcolo avanzata.

I computer quantistici sono i prossimi?

Ogni avanzamento nella velocità del supercomputer è il risultato diretto di un numero più elevato di transistor imballati in microprocessori su una scala sempre più piccola. Poiché questi microcircuiti continuano a ridursi verso una scala atomica, molti futuristi prevedono che il prossimo stadio dei supercomputer sarà nel regno dei computer quantistici.

Cos'è un computer quantistico?

Il calcolo quantico è un approccio unico alla tecnologia informatica. Invece del tradizionale microprocessore a transistor, gli scienziati sperano di trarre vantaggio dalla manipolazione dello stato delle particelle subatomiche.

Le particelle subatomiche aderiscono a leggi della fisica molto strane, molte delle quali i ricercatori hanno scoperto solo in un passato molto recente. Sperimentando con varie tecniche per controllare gli stati subatomici di queste particelle, gli scienziati sperano di sostituire gli 1 e gli 0 di un transistor classico con uno stato equivalente 1 o 0 di queste particelle quantistiche.

Un'altra parola per queste particelle a due stati sono i bit quantici (o "qubit").

L'aspetto mentale dell'informatica quantistica è il fatto che i molti stati disponibili di queste particelle possono consentire a questi computer di memorizzare più di un 1 o di uno.

Ci sono supercomputer quantistici?

La ragione per cui non hai ancora sentito parlare di un supercomputer quantistico superiore che sta facendo la lista Top500 è perché non esiste ancora un supercomputer quantistico reale stabile.

IBM offre l'accesso online a un sistema da 20 qubit da utilizzare per i ricercatori. I ricercatori utilizzano in genere computer quantistici per calcoli e analisi specifici a cui sono particolarmente adatti, come le simulazioni chimiche.

I creatori di computer quantistici usano termini che non molto tempo fa erano per lo più di natura teorica. Ma ora, gli scienziati che costruiscono questi sistemi descrivono interazioni molto reali tra "qubit" e "entanglement". Descrivono specifici stati di qubit come "coerenza". Quindi è quasi impossibile confrontare questi sistemi con i computer tradizionali.

I grandi sistemi che potrebbero avere qualche speranza di competere con i supercomputer tradizionali di oggi sono ancora troppo instabili. Ad esempio, nel novembre del 2017, IBM ha annunciato di aver costruito un computer quantico a 50 qubit. Tuttavia, poteva contenere solo il suo "microstato" quantico per 90 microsecondi.

I computer quantici hanno una grande promessa per il futuro, ma in questo momento offrono poca concorrenza per i supercomputer tradizionali basati su silicone.

Cosa ne pensi del futuro?

Dove pensi che sia il futuro della tecnologia del supercomputer? Pensi che i computer quantistici siano più vicini all'orizzonte di quanto la gente capisca? Quale paese pensi che sarà in cima alla lista nel 2018 e oltre?