ابرکامپیوترها قادر به انجام چهار میلیارد عملیات در ثانیه هستند. اما ابررایانه دقیقا چیست و چگونه از آنها استفاده می شود؟
فراموش کردن سرعت رشد فناوری آسان است. فقط کمی بیش از 50 سال پیش، انسان برای اولین بار با استفاده از فناوری که به طرز خنده‌داری بر اساس استانداردهای امروزی ضعیف بود، قدم به ماه گذاشت. در واقع، تلفن شما در حال حاضر میلیون‌ها برابر قوی‌تر از قدرت محاسباتی ترکیبی ناسا برای ماموریت آپولو 11 در سال 1969 است.
همه چیز به سرعت تغییر کرده است که اکنون ما ابررایانه هایی داریم که به ما کمک می کنند جهان را درک کنیم، داده ها را سازماندهی کنیم و سریعتر از همیشه کار کنیم. بیایید بیاموزیم که ابررایانه‌ها چیستند، چرا اهمیت زیادی دارند و برای چه استفاده می‌شوند.
سوپر کامپیوتر چیست؟
یک ابر رایانه همان عملکرد ذخیره و پردازش داده ها را مانند یک رایانه شخصی معمولی انجام می دهد، اما در مقیاسی به قدری بزرگ که تصور آن سخت است. درون یک ابرکامپیوتر مجموعه‌ای از واحدهای پردازشی وجود دارد که به انجام عملیات میلیون‌ها برابر سریعتر از لپ‌تاپ یا رایانه رومیزی متوسط شما کمک می‌کنند.
در حالی که کامپیوترهای قدیمی با IPS (دستورالعمل در ثانیه) اندازه گیری می شدند، ابررایانه ها با FLOPS (عملیات ممیز شناور در ثانیه) اندازه گیری می شدند. هر چه این عدد بیشتر باشد، یک ابر کامپیوتر قدرتمندتر است.
در زمان نگارش این مقاله، سریعترین ابررایانه جهان Frontier است که توسط شرکت Hewlett Packard Enterprise، واقع در تنسی، ایالات متحده توسعه یافته است. این ابرکامپیوتر 600 میلیون دلار هزینه داشت و هر یک از 74 کابینت آن 8000 پوند وزن دارد.
در سال 2022، ابرکامپیوتر ژاپنی فوگاکو را که قبلاً این عنوان را داشت، از سلطنت خلع کرد. فرانتیر اولین ابررایانه مقیاس اگزا در جهان است، به این معنی که می تواند یک کوئینتیلیون محاسبه ممیز شناور (که اگزافلاپس یا EFLOPS نیز نامیده می شود) در ثانیه محاسبه کند.
برای مرجع، قدرتمندترین تراشه M1 Ultra اپل دارای سرعتی در حدود 21 ترافلاپس یا TFLOPS (یک تریلیون فلاپ) است. و در حالی که این قابل توجه است، از دانستن اینکه ابررایانه Earth Simulator توسط غول فناوری ژاپنی NEC Corporation قبلاً در سال 2002 سرعتی در حدود 36 ترافلاپس داشت، شگفت زده خواهید شد!
سوپر کامپیوتر برای چه مواردی استفاده می شود؟
ما ثابت کرده‌ایم که ابررایانه‌ها واقعاً سریع هستند، اما واقعاً چه کار می‌کنند؟ آنها چه مزیتی در دنیای واقعی ارائه می دهند؟ خوب، ابررایانه ها را می توان در هر زمینه ای که نیاز به پردازش حجم زیادی از داده ها دارد، استفاده کرد. در اینجا چند نمونه آورده شده است:
1. پیش بینی آب و هوا
شاید ساده ترین کاربرد ابررایانه ها بهبود دقت پیش بینی آب و هوا باشد. ابررایانه ها با جمع آوری و پردازش اطلاعات بیشتر آب و هوا و در نظر گرفتن دقت پیش بینی های گذشته، به ما کمک می کنند تا آب و هوا را با دقت و سرعت بیشتری پیش بینی کنیم.
به عنوان یک محصول جانبی، ابررایانه‌ها همچنین می‌توانند به ما در درک اثرات تغییرات آب و هوا و کشف راه‌هایی برای کاهش سرعت آن کمک کنند. ما می دانیم که مایکروسافت با سرمایه گذاری میلیارد پوندی دولت بریتانیا در حال ساخت یک ابر رایانه برای همین هدف است.
2. در حال اجرا شبیه سازی
اجرای شبیه سازی یک راه عالی برای پیش بینی نتیجه یک فعالیت بدون انجام واقعی آن است. برای مثال، شبیه‌سازی‌های در حال اجرا هواپیما به درک درگ اتمسفر و ایجاد طرح‌های آیرودینامیکی بیشتر کمک می‌کند. این کمک می کند تا هواپیماها ایمن تر و کم مصرف تر شوند.
مثال دیگر اجرای شبیه سازی آزمایش های هسته ای و انجام آزمایش ها و نمایش ها برای استفاده نظامی است. آزمایش‌هایی که می‌توان در یک شبیه‌سازی انجام داد، در غیر این صورت باید با تجهیزات واقعی که چندین برابر هزینه بیشتری دارند، انجام شود.
3. تحقیقات علمی
دانشمندان معمولاً با حجم وسیعی از داده ها کار می کنند و ابر رایانه ها با ارائه سریعتر نتایج کار را آسان تر می کنند. در سال 2020، در بحبوحه همه‌گیری کووید-19، اجلاس ابررایانه IBM به مبارزه با ویروس کمک کرد و به محققان این امکان را داد که «تعداد زیادی از محاسبات در اپیدمیولوژی، بیوانفورماتیک و مدل‌سازی مولکولی را انجام دهند».
ابررایانه ها همچنین برای دانشمندان ناسا برای “شبیه سازی حرکات توده های هوا و آب در اطراف سیاره برای مطالعه آب و هوای زمین، شکار سیارات فراخورشیدی، مطالعه رفتار سیاهچاله ها، یا طراحی وسایل نقلیه هوانوردی یا هوافضا” مفید هستند.
یک سوپر کامپیوتر در جیب شما
شاید از قانون معروف مور مطلع باشید. این می‌گوید که سرعت کامپیوترها هر دو سال یکبار دو برابر می‌شود، که منجر به رشد تصاعدی در قدرت پردازش آنها می‌شود، که به ما اجازه می‌دهد کارهای سخت‌گیری را که قبلا غیرممکن می‌دانستیم انجام دهیم.
فقط یک دهه پیش، مفاهیمی مانند واقعیت مجازی، بازی ابری، متاورس و بسیاری دیگر به تصورات معدود متخصصان و متخصصان محدود بود.
امروز، ما در حال حاضر در راه تحقق همه اینها هستیم زیرا ماشین‌های ما پیشرفته‌تر از همیشه شده‌اند. خوشبختانه، برای اینکه بتوانید از این فناوری بهره ببرید، لازم نیست متخصص باشید. قبل از اینکه متوجه شوید بخشی از زندگی شما خواهد بود.