Суперкомпьютеры вызывают в воображении образ тех массивных, неуклюжих, перегревающихся машин, которые положили начало вычислительной технике в мире - тех, которые занимали огромное количество места, чтобы выдавать вычисления за вычислениями. Вы можете быть удивлены, узнав, что даже при повсеместном распространении персональных ПК и сетевых систем суперкомпьютеры по-прежнему используются в различных операциях. На следующих нескольких страницах мы расскажем вам, что такое суперкомпьютеры и как они до сих пор функционируют в нескольких промышленных и научных областях.
Для начала немного предыстории. Что делает суперкомпьютер таким необычным? Ну, определение немного трудно определить. По сути,суперкомпьютер - это любой компьютер, являющийся одной из самых мощных и быстрых систем в мире в любой момент времени. По мере развития технологий суперкомпьютеры также должны повышать ставки.
Например, первым суперкомпьютером был метко названный Колосс, расположенный в Великобритании. Он был разработан для чтения сообщений и взлома немецкого кода во время Второй мировой войны и мог считывать до 5000 символов в секунду. Звучит впечатляюще, правда? Не хочу принижать тяжелую работу Колосса, но сравните ее с суперкомпьютером NASA Columbia, который выполняет 42 с половиной триллиона операций в секунду. Другими словами, то, что раньше было суперкомпьютером, теперь может считаться удовлетворительным калькулятором, а то, что мы сейчас называем суперкомпьютерами, настолько продвинуто, насколько это может сделать любой компьютер.
Есть, однако, несколько вещей, которые превращают компьютер в «супер» территорию. Обычно он имеет более одного центрального процессора (ЦП), что позволяет компьютеру быстрее переключать каналы и выполнять больше задач одновременно. (Из-за этого суперкомпьютер также будет иметь огромный объем памяти, чтобы он мог обращаться ко многим задачам одновременно.) Он также будет иметь возможность выполнять векторную арифметику, что означает, что он может вычислять несколько списков операций вместо одного за раз.
Теперь, когда мы немного познакомились с суперкомпьютерами, давайте посмотрим, что делают некоторые из них.
Знакомство с суперкомпьютерами
Как мы уже говорили, суперкомпьютеры изначально разрабатывались для взлома кода, а также баллистики. Они были разработаны для одновременного выполнения огромного количества вычислений, что было большим улучшением по сравнению, скажем, с 20 аспирантами-математиками в комнате, выполняющими операции по царапанию рук.
В некотором смысле суперкомпьютеры все еще используются для этих целей. В 2012 году Национальное управление по ядерной безопасности и Университет Пердью начали использовать сеть суперкомпьютеров для имитации возможностей ядерного оружия. Для тестирования используется колоссальная сотня тысяч машин.
Но не только военные используют суперкомпьютеры. Всякий раз, когда вы проверяете приложение погоды на своем телефоне, Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) использует суперкомпьютер под названием «Операционная суперкомпьютерная система погоды и климата» для прогнозирования погоды, предсказания погодных явлений, а также отслеживания космической и океанической метеорологической активности.
По состоянию на сентябрь 2012 года самым быстрым компьютером в мире была машина IBM Sequoia, которая может работать со скоростью 16,32 петафлопс в секунду. Для вас это 16 000 триллионов операций. Он используется для обеспечения безопасности ядерного оружия и для крупномасштабных расчетов молекулярной динамики.
Но суперкомпьютеры - это не просто мрачные интеллектуальные машины. Некоторые из них используются для развлечения и игр - буквально. Возьмем World of Warcraft, чрезвычайно популярную онлайн-игру. Если в WoW одновременно играет миллион человек, графика и скорость имеют первостепенное значение. Войдите в суперкомпьютеры, используемые для бесконечных вычислений, которые помогают игре стать глобальной.
Говоря об играх, мы не можем забыть Deep Blue, суперкомпьютер, который в 1997 году обыграл чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова в матче из шести партий. А еще есть Watson, суперкомпьютер IBM, который, как известно, победил Кена Дженнингса в напряженной игре Jeopardy. В настоящее время Watson используется страховой компанией для прогнозирования диагнозов и лечения пациентов. Настоящий мастер на все руки, этот Ватсон.
Итак, да: мы все еще извлекаем выгоду из суперкомпьютеров. Мы используем их, когда играем в военные видеоигры и на настоящей войне. Они помогают нам предсказать, нужно ли нам носить зонтик на работу или нам нужно пройти ЭКГ. И по мере того, как вычисления становятся быстрее, возможности того, как мы будем использовать суперкомпьютеры в будущем, практически не исчерпаны.
Примечание автора
Как бы мы ни представляли, что технологическая революция произойдет на персональных компьютерах, смартфонах и планшетах, правда в том, что именно суперкомпьютеры покажут нам, как далеко заходят технологии. Быстро развивающиеся процессоры, которые обслуживают суперкомпьютеры, - это то, что медленно просачивается на рынок, но не раньше, чем повлияет на огромные сферы нашей жизни, через военную оборону, погоду, научные исследования и исследования в области здравоохранения и даже игры. Достаточно лишь наблюдать, как быстро доминирование одного суперкомпьютера сменяется другим, более быстрой и мощной версией, чтобы понять, насколько наша жизнь зависит от развития технологий.
Часто задаваемые вопросы
Для чего нужны суперкомпьютеры?
Суперкомпьютеры используются для решения задач, требующих большого объема вычислений, таких как прогнозирование погоды, исследования климата, молекулярное моделирование, физическое моделирование и анализ данных.