В котором предлагают список самых производительных суперкомпьютеров мира.

Немного забегая вперед, предлагаем вам заранее попробовать на вкус эти цифры: производительность представителей первого десятка топа измеряется десятками квадриллионов флопс. Для сравнения: ЭНИАК, первый компьютер в истории, обладал мощностью в 500 флопс; сейчас средний персональный компьютер имеет мощность в сотни гигафлопс (миллиардов флопс), iPhone 6 обладает производительностью приблизительно в 172 гигафлопса, а игровая приставка PS4 – в 1,84 терафлопса (триллиона флопс).

Вооружившись последним «Топ-500 » от ноября 2014 года, редакция Naked Science решила разобраться, что из себя представляют 10 самых мощных суперкомпьютеров мира, и для решения каких задач требуется столь грандиозная вычислительная мощь.

10. Cray CS-Storm

Местоположение: США
Производительность: 3,57 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 6,13 петафлопс
Мощность: 1,4 МВт

Как и практически все современные суперкомпьютеры, включая каждый из представленных в данной статье, CS-Storm состоит из множества процессоров, объединенных в единую вычислительную сеть по принципу массово-параллельной архитектуры . В реальности эта система представляет собой множество стоек («шкафов») с электроникой (узлами, состоящими из многоядерных процессоров), которые образуют целые коридоры.

Cray CS-Storm – это целая серия суперкомпьютерных кластеров, однако один из них все же выделяется на фоне остальных. В частности, это загадочный CS-Storm, который использует правительство США для неизвестных целей и в неизвестном месте.

Известно лишь то, что американские чиновники купили крайне эффективный с точки зрения потребления энергии (2386 мегафлопс на 1 Ватт) CS-Storm с общим количеством ядер почти в 79 тысяч у американской компании Cray.

На сайте производителя, впрочем, сказано, что кластеры CS-Storm подходят для высокопроизводительных вычислений в области кибербезопасности, геопространственной разведки, распознавания образов, обработки сейсмических данных, рендеринга и машинного обучения. Где-то в этом ряду, вероятно, и обосновалось применение правительственного CS-Storm.

9. Vulcan – Blue Gene/Q

Местоположение: США
Производительность: 4,29 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 5,03 петафлопс
Мощность: 1,9 МВт

«Вулкан» разработан американской компанией IBM, относится к семейству Blue Gene и находится в Ливерморской национальной лаборатории имени Э. Лоуренса. Принадлежащий Министерству энергетики США суперкомпьютер состоит из 24 стоек. Функционировать кластер начал в 2013 году.

В отличие уже упомянутого CS-Storm, сфера применения «Вулкана» хорошо известна – это различные научные исследования, в том числе в области энергетики, вроде моделирования природных явлений и анализа большого количества данных.

Различные научные группы и компании могут получить доступ к суперкомпьютеру по заявке, которую нужно отправить в Центр инноваций в области высокопроизводительных вычислений (HPC Innovation Centre), базирующийся в той же Ливерморской национальной лаборатории.

8. Juqueen – Blue Gene/Q

Местоположение: Германия
Производительность: 5 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 5,87 петафлопс
Мощность: 2,3 МВт

С момента запуска в 2012 году Juqueen является вторым по мощности суперкомпьютером в Европе и первым – в Германии. Как и «Вулкан», этот суперкомпьютерный кластер разработан компанией IBM в рамках проекта Blue Gene, причем относится к тому же поколению Q.

Находится суперкомпьютер в одном из крупнейших исследовательских центров Европы в Юлихе. Используется соответственно – для высокопроизводительных вычислений в различных научных исследованиях.

7. Stampede – PowerEdge C8220

Местоположение: США
Производительность: 5,16 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 8,52 петафлопс
Мощность: 4,5 МВт

Находящийся в Техасе Stampede является единственным в первой десятке Top-500 кластером, который был разработан американской компанией Dell. Суперкомпьютер состоит из 160 стоек.

Этот суперкомпьютер является мощнейшим в мире среди тех, которые применяются исключительно в исследовательских целях. Доступ к мощностям Stampede открыт научным группам. Используется кластер в самом широком спектре научных областей – от точнейшей томографии человеческого мозга и предсказания землетрясений до выявления паттернов в музыке и языковых конструкциях.

6. Piz Daint – Cray XC30

Местоположение: Швейцария
Производительность: 6,27 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 7,78 петафлопс
Мощность: 2,3 МВт

Швейцарский национальный суперкомпьютерный центр (CSCS) может похвастаться мощнейшим суперкомпьютером в Европе. Piz Daint, названный так в честь альпийской горы, был разработан компанией Cray и принадлежит к семейству XC30, в рамках которого является наиболее производительным.

Piz Daint применяется для различных исследовательских целей вроде компьютерного моделирования в области физики высоких энергий.

5. Mira – Blue Gene/Q

Местоположение: США
Производительность: 8,56 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 10,06 петафлопс
Мощность: 3,9 МВт

Суперкомпьютер «Мира» был разработан компанией IBM в рамках проекта Blue Gene в 2012 году. Отделение высокопроизводительных вычислений Аргонской национальной лаборатории, в котором располагается кластер, было создано при помощи государственного финансирования. Считается, что рост интереса к суперкомпьютерным технологиям со стороны Вашингтона в конце 2000-х и начале 2010-х годов объясняется соперничеством в этой области с Китаем.

Расположенный на 48 стойках Mira используется в научных целях. К примеру, суперкомпьютер применяется для климатического и сейсмического моделирования, что позволяет получать более точные данные по предсказанию землетрясений и изменений климата.

Местоположение: Япония
Производительность: 10,51 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 11,28 петафлопс
Мощность: 12,6 МВт

Разработанный компанией Fujitsu и расположенный в Институте физико-химических исследований в городе Кобе K Сomputer является единственным японским суперкомпьютером, присутствующим в первой десятке Top-500.

В свое время (июнь 2011) этот кластер занял в рейтинге первую позицию, на один год став самым производительным компьютером в мире. А в ноябре 2011 года K Computer стал первым в истории, которому удалось достичь мощности выше 10 петафлопс.

Суперкомпьютер используется в ряде исследовательских задач. К примеру, для прогнозирования природных бедствий (что актуально для Японии из-за повышенной сейсмической активности региона и высокой уязвимости страны в случае цунами) и компьютерного моделирования в области медицины.

3. Sequoia – Blue Gene/Q

Местоположение: США
Производительность: 17,17 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 20,13 петафлопс
Мощность: 7,8 МВт

Мощнейший из четверки суперкомпьютеров семейства Blue Gene/Q, попавших в первую десятку рейтинга, расположен в США в Ливерморской национальной лаборатории. IBM разработали Sequoia для Национальной администрации ядерной безопасности (NNSA), которой требовался высокопроизводительный компьютер для вполне конкретной цели – моделирования ядерных взрывов.

Стоит упомянуть, что реальные ядерные испытания запрещены еще с 1963 года, и компьютерная симуляция является одним из наиболее приемлемых вариантов для продолжения исследований в этой области.

Однако мощности суперкомпьютера использовались для решения и других, куда более благородных задач. К примеру, кластеру удалось поставить рекорды производительности в космологическом моделировании, а также при создании электрофизиологической модели человеческого сердца.

2. Titan – Cray XK7

Местоположение: США
Производительность: 17,59 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 27,11 петафлопс
Мощность: 8,2 МВт

Наиболее производительный из когда-либо созданных на Западе суперкомпьютеров, а также самый мощный компьютерный кластер под маркой компании Cray находится в США в Национальной лаборатории Оук-Ридж. Несмотря на то, что находящийся в распоряжении американского Министерства энергетики суперкомпьютер официально доступен для любых научных исследований, в октябре 2012 года, когда Titan был запущен, количество заявок превысило всякие пределы.

Из-за этого в Оукриджской лаборатории была созвана специальная комиссия, которая из 50 заявок отобрала лишь 6 наиболее «передовых» проектов. Среди них, к примеру, моделирование поведения нейтронов в самом сердце ядерного реактора, а также прогнозирование глобальных климатических изменений на ближайшие 1-5 лет.

Несмотря на свою вычислительную мощь и впечатляющие габариты (404 квадратных метра), Titan недолго продержался на пьедестале. Уже через полгода после триумфа в ноябре 2012 года гордость американцев в области высокопроизводительных вычислений неожиданно потеснил выходец с Востока, беспрецедентно обогнав предыдущих лидеров рейтинга.

1. Tianhe-2 / Млечный путь-2

Местоположение: Китай
Производительность: 33,86 петафлопс
Теоретический максимум производительности: 54,9 петафлопс
Мощность: 17,6 МВт

С момента своего первого запуска «Тяньхэ-2», или «Млечный-путь-2», вот уже около двух лет является лидером Top-500. Этот монстр почти в два раза превосходит по производительности №2 в рейтинге – суперкомпьютер TITAN.

Разработанный Оборонным научно-техническим университетом Народно-освободительной армии КНР и компанией Inspur «Тяньхэ-2» состоит из 16 тысяч узлов с общим количеством ядер в 3,12 миллиона. Оперативная память всей это колоссальной конструкции, занимающей 720 квадратных метров, составляет 1,4 петабайт, а запоминающего устройства – 12,4 петабайт.

«Млечный путь-2» был сконструирован по инициативе китайского правительства, поэтому нет ничего удивительного в том, что его беспрецедентная мощь служит, судя по всему, нуждам государства. Официально было заявлено, что суперкомпьютер занимается различными моделированиями, анализом огромного количества данных, а также обеспечением государственной безопасности Китая.

Учитывая секретность, свойственную военным проектам КНР, остается лишь догадываться, какое именно применение время от времени получает «Млечный путь-2» в руках китайской армии.

За четверть века компьютеры проделали огромный путь от обычного, пусть и мощного, калькулятора до незаменимого помощника в жизни, работе и развлечениях. И хоть мы сейчас не представляем своей жизни без них, но лишь немногие реально знают и тем более используют огромные возможности современных компьютеров.

Пожалуй, только специалисты по 3D графике, рендерингу и спецэффектам, а также ученые и инженеры, рассчитывающие и моделирующие в специальных программах сложные конструкции и процессы, в значительной мере используют потенциал современных компьютеров. Но есть задачи, перед которыми бессильны даже мощные обычные .

Исторически первой такой задачей стало моделирование последствий атомного взрыва. После запрета на проведение испытаний ядерного оружия, появилась необходимость проводить такие испытания виртуально. К разработкам привлекли лучших ученых, инженеров, крупнейшие корпорации и в результате появились суперкомпьютеры . В наше время они решают широкий круг сложнейших научных и инженерных задач.

Суперкомпьютер представляет собой локальную сеть из большого числа мощнейших серверных компьютеров. Такое объединение позволяет распределять вычислительную нагрузку и достичь огромной производительности, недоступной обычным вычислительным машинам.

Давайте рассмотрим десятку ведущих самых мощных суперкомпьютеров за 2014 год . Начнем с наиболее «слабого» представителя.

Суперкомпьютер Fermi, созданный компанией IBM. Он находится в Италии и помимо других заказов обслуживает пятьдесят четыре итальянских университета. Уровень производительности равен 2,1 петафлопс.

9. Суперкомпьютер Tianhe-1A
Этот «зверь» обошелся китайскому руководству в восемьдесят восемь миллионов долларов США. Для его создания использовались сто три стойки. Вычислительная мощь суперкомпьютера обеспечивается 7168 графическими процессорами Nvidia и 14 556 от Intel и составляет 2,507 петафлопс. А его вес достигает ста шестидесяти тонн. Несмотря на специализацию в области оборонных и промышленных технологий, он может применяться как система открытого доступа.

8. SuperMUC — название говорит само за себя!
Суперкомпьютер с говорящим названием SuperMUC создан инженерами знаменитой IBM Technologies. Согласно доступной информации он демонстрирует производительность в 3,2 петафлопс и использует операционную систему Linux. суперкомпьютера стандарта DDR3 составляет триста двадцать четыре терабайта. Для уменьшения потребления электроэнергии в нём применяется водяное охлаждение.

7. Гость из Германии — Juqueen
Самый мощный европейский суперкомпьютер Juqueen создан в Германии для исследовательского центра Юлиха в 2012 году. Он задействован в решении сложнейших задач моделирования процессов в физике и климатологии и является самым энергоэффективным суперкомпьютером производительностью в 5 петафлопс.

6. Знакомьтесь — Stampede!
Не каждый университет может позволить себе суперкомпьютер. Но компания NSF профинансировала разработку и создание суперЭВМ учеными Техасского университета. Теперь для их исследований доступна вычислительная мощность порядка 5,17 петафлопс. Называется он Stampede и состоит из пары тысяч серверных компьютеров с процессорами Intel Xeon производства компании Dell, объединенных в локальную сеть. Для хранения информации используется двести восемьдесят терабайт оперативной памяти и объемом 20 петабайт. Заявку на проведение вычислений может подать любой ученый из США.

5. Mira — ещё один суперкомпьютер из США
Создан в Соединенных Штатах специалистами компании IBM. Его собрали в 2011 году для ученых Арагонской национальной лаборатории. Впечатляющая производительность примерно 8.59 петафлопс позволяет решать задачи от проектирования электрокаров до создания моделей изменений климата и развития Вселенной. Он использует массово- параллельную архитектуру для своих 786000 ядер.

4. “K computer” — сделано в Японии
Японский суперкомпьютер, созданный специалистами компании Fujitsu. Скромное и простое название “K computer” намекает на столицу и число десять 10 квадриллионов. Находится он в Институте физико-химических исследований в городе Коба и применяется для расчета моделей катастроф и землетрясений. Точность моделей обеспечивается мощностью вычислений порядка десяти с половиной петафлопс. 705.024 ядра Sparc объединяются шестимерной тороидальной системой под названием Tofu. В 2011 году он занимал первое место и считается довольно энергозатратным.

Третье место занимает суперкомпьютер Sequoia. Он создан и работает в Ливерморской национальной лаборатории. Проектирование закончилось в 2011 году, а запуск состоялся годом позже. Используется для виртуальных испытаний ядерного оружия.Это самый мощный суперкомпьютер с архитектурой Blue Gene/Q оснащен почти 1,6 миллиона ядер и достигает производительности около 16.32 петафлопс.

2. Суперкомпьютер Titan
На второе место в этом году перешел суперкомпьютер Titan. Эта мощнейшая и дорогостоящая суперЭВМ построена на базе полумиллиона Cray и двухсот пятидесяти тысяч графических ускорителей Nvidia. Суперкомпьютер работает в Национальной лаборатории Оук-Ридж, что в штате Теннеси. Впечатляющая скорость выполнения операций с плавающей точкой может достигать 17.58 квадриллиона. Ориентировочное значение вычислительной мощности равняется 17.59 петафлопс. Сфера деятельности этого суперкомпьютера простирается от проектов энергоэффективных двигателей и до построения моделей последствий будущих изменений климата. По энергоэффективности он занимает третье место среди мощнейших суперЭВМ.