Siêu máy tính khổng lồ vẫn còn tồn tại. Đây là những gì họ đang được sử dụng cho ngày hôm nay

Siêu máy tính là một cuộc đua lớn trong thập niên 90, khi Mỹ, Trung Quốc và các hãng khác đều cạnh tranh để có máy tính nhanh nhất. Trong khi cuộc đua đã chết đi một chút, những máy tính quái vật này vẫn được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề của thế giới.

Như Định luật Moore (một quan sát cũ nói rằng sức mạnh tính toán tăng gấp đôi sau mỗi hai năm) đẩy phần cứng máy tính của chúng ta đi xa hơn, sự phức tạp của các vấn đề được giải quyết cũng tăng lên. Mặc dù các siêu máy tính trước đây thường khá nhỏ, nhưng ngày nay chúng có thể chiếm toàn bộ kho, tất cả đều chứa đầy các giá đỡ máy tính được kết nối với nhau.

Điều gì làm cho một máy tính Super Super Super?

Thuật ngữ siêu máy tính siêu tốc có nghĩa là một máy tính khổng lồ mạnh hơn gấp nhiều lần so với máy tính xách tay đơn giản của bạn, nhưng điều đó không thể xa hơn trường hợp này. Các siêu máy tính được tạo thành từ hàng ngàn máy tính nhỏ hơn, tất cả được nối với nhau để thực hiện một nhiệm vụ. Mỗi lõi CPU trong trung tâm dữ liệu có thể chạy chậm hơn máy tính để bàn của bạn. Đó là sự kết hợp của tất cả chúng làm cho điện toán trở nên hiệu quả. Có rất nhiều mạng và phần cứng đặc biệt liên quan đến các máy tính ở quy mô này, và nó không đơn giản như chỉ cần cắm từng giá vào mạng, nhưng bạn có thể hình dung chúng theo cách này, và bạn sẽ không đi quá xa.

Không phải mọi tác vụ đều có thể được thực hiện song song một cách dễ dàng, vì vậy bạn sẽ không sử dụng siêu máy tính để chạy các trò chơi của mình với tốc độ một triệu khung hình mỗi giây. Tính toán song song thường rất tốt trong việc tăng tốc tính toán theo định hướng tính toán.

Các siêu máy tính được đo bằng FLOPS, hoặc các phép toán dấu phẩy động mỗi giây, về cơ bản là thước đo mức độ nhanh chóng của nó có thể làm toán. Công cụ nhanh nhất hiện tại là Hội nghị thượng đỉnh của IBM, có thể đạt tới hơn 200 PetaFLOPS, nhanh hơn một triệu lần so với Thời gian mà hầu hết mọi người đã sử dụng.

Vậy chúng được dùng để làm gì? Chủ yếu là khoa học

Siêu máy tính là xương sống của khoa học tính toán. Chúng được sử dụng trong lĩnh vực y tế để chạy mô phỏng gấp protein cho nghiên cứu ung thư, trong vật lý để chạy mô phỏng cho các dự án kỹ thuật lớn và tính toán lý thuyết, và thậm chí trong lĩnh vực tài chính để theo dõi thị trường chứng khoán để giành lợi thế với các nhà đầu tư khác.

Có lẽ công việc có lợi nhất cho người bình thường là người mẫu thời tiết. Dự đoán chính xác liệu bạn có cần áo khoác và ô vào thứ Tư tới hay không là một nhiệm vụ khó khăn đáng kinh ngạc, một điều mà ngay cả các siêu máy tính khổng lồ ngày nay cũng không thể làm được với độ chính xác cao. Theo lý thuyết, để chạy mô hình thời tiết đầy đủ, chúng ta sẽ cần một máy tính đo tốc độ của nó trong ZettaFLOPS - hai cấp độ khác tăng lên từ PetaFLOPS và nhanh hơn khoảng 5000 lần so với Hội nghị thượng đỉnh của IBM. Chúng tôi có thể sẽ không đạt đến điểm đó cho đến năm 2030, mặc dù vấn đề chính cản trở chúng tôi không phải là phần cứng, mà là chi phí.

Chi phí trả trước để mua hoặc xây dựng tất cả phần cứng đó là đủ cao, nhưng kicker thực sự là hóa đơn điện. Nhiều siêu máy tính có thể sử dụng năng lượng trị giá hàng triệu đô la mỗi năm chỉ để duy trì hoạt động. Vì vậy, về mặt lý thuyết không có giới hạn về số lượng tòa nhà chứa đầy máy tính mà bạn có thể kết nối với nhau, chúng tôi chỉ xây dựng siêu máy tính đủ lớn để giải quyết các vấn đề hiện tại.

Tôi sẽ có một siêu máy tính ở nhà trong tương lai?

Theo một nghĩa nào đó, bạn đã làm. Hầu hết các máy tính để bàn hiện nay đều cạnh tranh với sức mạnh của các siêu máy tính cũ, thậm chí cả điện thoại thông minh trung bình có hiệu năng cao hơn so với Cray-1 khét tiếng. Vì vậy, thật dễ dàng để so sánh với quá khứ và đưa ra giả thuyết về tương lai. Nhưng điều đó phần lớn là do CPU trung bình trở nên nhanh hơn nhiều trong những năm qua, điều này không còn xảy ra nhanh nữa.

Gần đây, định luật Moore đã chậm lại khi chúng ta đạt đến giới hạn về việc chúng ta có thể tạo ra các bóng bán dẫn nhỏ như thế nào, vì vậy CPU không trở nên nhanh hơn nhiều. Chúng ngày càng nhỏ hơn và tiết kiệm năng lượng hơn, giúp đẩy hiệu suất của CPU theo hướng nhiều lõi hơn trên mỗi chip cho máy tính để bàn và tổng thể mạnh hơn cho các thiết bị di động.

Nhưng thật khó để hình dung vấn đề trung bình của người dùng đặt ra nhu cầu tính toán vượt trội. Rốt cuộc, bạn không cần một siêu máy tính để duyệt Internet và hầu hết mọi người không chạy mô phỏng gấp protein trong tầng hầm của họ. Phần cứng tiêu dùng cao cấp ngày nay vượt xa các trường hợp sử dụng thông thường và thường được dành riêng cho các công việc cụ thể có lợi từ nó, như kết xuất 3D và biên dịch mã.

Vì vậy, không, bạn có thể sẽ không có một. Những tiến bộ lớn nhất có thể sẽ là trong không gian di động, khi điện thoại và máy tính bảng tiếp cận mức năng lượng của máy tính để bàn, đây vẫn là một tiến bộ khá tốt.

Tín dụng hình ảnh: Shutterstock, Shutterstock