Che cos'è un supercomputer? I 10 migliori supercomputer al mondo

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

Il "potere" di un supercomputer è definito da quanti 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. Il personal computer più veloci oggi stanno elaborando operazioni alla velocità che i supercomputer eseguivano diversi decenni fa. Ecco quanto velocemente questa tecnologia cambia.

Cos'è davvero un supercomputer?

Diamo uno sguardo più approfondito a come appaiono i supercomputer oggi per scoprirlo.

Il supercomputer più potente al mondo

Per molti anni, Stati Uniti, Cina e Giappone hanno combattuto per essere il paese che possedeva il supercomputer più veloce del mondo. "Veloce" è definito dal numero di petaflop che il sistema informatico può eseguire. UN petaflop è mille teraflop, o un quadrilione operazioni in virgola mobile al secondo Test benchmark PC: cosa sono e in realtà contano?

Ci sono un sacco di siti tecnici su Internet che si occupano di benchmark - una miriade di grafici e numeri per quasi ogni pezzo di hardware sul mercato. Ma cosa significano? Leggi di più .

Nel 2013, i due supercomputer più potenti esistenti erano:

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

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

Secondo Top500, il prossimo re dei supercomputer dovrebbe essere il Vertice. Questo è un supercomputer presso il Oak Ridge National Lab, che dovrebbe essere pubblicato nell'estate del 2018.

Guardando più in profondità in un supercomputer

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

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

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

Al fine di collegare tutti questi cabinet, i costruttori di questo straordinario sistema hanno creato su misura la propria rete di connessioni PCIe 3.0 che hanno soprannominato la "rete Sunway".

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.

Di seguito è riportato l'elenco attuale dei 10 supercomputer più veloci al mondo, secondo Top 500.

1. Sunway TaihuLight (Cina): 10.649.600 core, 93.014 TFlops / 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. titano (Stati Uniti): 560.640 core, 17.590 TFlops / s
6. Sequoia (Stati Uniti): 1.572.864 core, 17.173 TFlops / s
7. Trinità (Stati Uniti): 979.968 core, 14.137 TFlops / s
8. Cori (Stati Uniti): 622.336 core, 14.015 TFlops / s
9. Oak Forest-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 da 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 vertice è politicamente carica. E con costi per supercomputer che arrivano a migliaia di dollari l'ora, anche queste aziende probabilmente fanno molti soldi.

A cosa servono i supercomputer?

Perché qualcuno dovrebbe aver 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 dal International Data Corporation nel 2014 si sono immersi in decine di scenari del mondo reale in cui sono stati utilizzati supercomputer. Abbiamo tratto i seguenti esempi da quello studio.

Industria

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

Governo

• I Centers for Disease Control e la Cornell University hanno collaborato alla creazione di un modello altamente dettagliato del virus dell'epatite C. Utilizzando un supercomputer della Cornell University, i ricercatori sono stati in grado di farlo sviluppare nuove terapie che alla fine assistito la comunità medica 8 scoperte di tecnologia medica di cui potresti aver bisogno un giornoChe ci crediate o no, la velocità dei progressi tecnologici è ancora in aumento - e molte innovazioni stanno avvenendo in campo medico. Dai un'occhiata a queste incredibili novità! Leggi di più nel ridurre o curare la malattia del fegato nei pazienti.
• Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha utilizzato un supercomputer per sviluppare nuovi modelli meteorologici ciò aiuterebbe i meteorologi a prevedere uragani e cicloni potenzialmente pericolosi. I modelli computerizzati più avanzati di queste tempeste hanno fornito la possibilità di prevedere i pericoli fino a cinque giorni prima dell'impatto.

Militare

• L'esercito americano utilizza i supercomputer dell'Esercito Research Laboratory per correre simulazioni avanzate che aiutano i ricercatori a condurre "esperimenti dal vivo distruttivi e dimostrazioni di prototipi". Questi sarebbero altrimenti proibitivi dal punto di vista dei costi con apparecchiature reali.
• Uno dei supercomputer più insoliti utilizzati dalle forze armate statunitensi è stato chiamato il "Condor Cluster", creato dall'US Air Force nel 2010. Gli ingegneri hanno collegato 1.760 console Sony PlayStation 3 per creare il core del supercomputer. Era in grado di 500 TFlop e utilizzato per attività come riconoscimento del modello, elaborazione di immagini satellitari, e condurre ricerche sull'intelligenza artificiale.

Come puoi vedere, ci sono molte richieste da parte di tutti i settori, agenzie governative e militari per la potenza di elaborazione avanzata.

I computer quantistici sono i prossimi?

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

Che cos'è un computer quantistico?

Il calcolo quantistico è una visione unica della tecnologia informatica. Invece del tradizionale microprocessore a transistor, gli scienziati sperano di sfruttare la 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 varie tecniche per controllare gli stati subatomici di queste particelle, scienziati spero di sostituire gli 1 e gli 0 di un transistor classico con uno stato equivalente 1 o 0 di questi quantici particelle.

Un'altra parola per queste particelle a due stati è bit quantistici (o "qubit").

L'aspetto sconvolgente del calcolo quantistico è il fatto che i molti stati disponibili di queste particelle possono consentire a questi computer di memorizzare più di un solo 1 o 0.

Ci sono supercomputer quantistici?

Il motivo per cui non hai ancora sentito parlare di un supercomputer quantistico superiore che fa la lista Top500 è perché non esiste ancora un supercomputer quantistico stabile.

IBM offre accesso online a un sistema a 20 qubit che i ricercatori possono usare. I ricercatori in genere usano computer quantistici per calcoli e analisi specifici per cui sono adatti, come le simulazioni chimiche.

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

I sistemi di grandi dimensioni 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 quantistico da 50 qubit. Tuttavia, potrebbe contenere il suo "microstato" quantistico solo per 90 microsecondi.

I computer quantistici hanno grandi promesse per il futuro, ma in questo momento offrono poca concorrenza ai supercomputer tradizionali a base di silicone.

Cosa pensi che riserva il futuro?

Dove pensi sia diretto il futuro della tecnologia dei supercomputer? Pensi che i computer quantistici siano più vicini all'orizzonte di quanto le persone capiscano? Quale paese pensi sarà in cima alla lista nel 2018 e oltre?