Wat is een supercomputer? De top 10 supercomputers ter wereld

Advertentie

De woordenboekdefinitie van een supercomputer is 'een bijzonder krachtige mainframe-computer'.

De "kracht" van een supercomputer wordt bepaald door hoeveel bewerkingen die het systeem elke seconde kan verwerken.

Dit is een brede definitie met een doelpaal die verandert elke keer dat de computertechnologie vooruitgaat. De snelste personal computers vandaag zijn verwerkingen met de snelheid die supercomputers tientallen jaren geleden uitvoerden. Zo snel verandert deze technologie.

Dus wat is een supercomputer eigenlijk?

Laten we dieper kijken hoe supercomputers er vandaag de dag uitzien.

De krachtigste supercomputer ter wereld

Jarenlang hebben de VS, China en Japan gestreden om het land te zijn dat de snelste supercomputer ter wereld bezat. 'Snel' wordt gedefinieerd door het aantal petaflops dat het computersysteem kan uitvoeren. EEN petaflop is duizend teraflops of één biljard drijvende-kommabewerkingen per seconde PC-benchmarktests: wat zijn ze en doen ze er eigenlijk toe?Er zijn tal van technische sites op internet die in benchmarks handelen - een hele reeks grafieken en cijfers voor bijna elk stuk hardware op de markt. Maar wat bedoelen ze?

Lees verder .

In 2013 waren de twee krachtigste supercomputers die er waren:

• De Cray Titan in Oak Ridge, met een verwerkingscapaciteit van 17,59 petaflops.
• De IBM Sequoia bij Livermore Labs, met 17.17 petaflops.

Dat jaar nam China echter de loop met de NUDT Tianhe-2 in Guangzhou, met maar liefst 33,86 petaflops. Dit systeem was koning, tot 2016 toen de Sunway TaihuLight in Wuxi pakte China uiteindelijk de prijs met een indrukwekkende 93.01 petaflops.

Volgens Top500, de volgende koning van supercomputers zou de Top. Dit is een supercomputer bij Oak Ridge National Lab, die naar verwachting in de zomer van 2018 live gaat.

Dieper kijken in een supercomputer

Nu je de stand van zaken van de huidige supercomputerrace kent, gaan we de innerlijke werking van deze indrukwekkende technologische wonderen nader bekijken. Laten we eens kijken naar de Sunway Taihulight.

De Taihulight is een superefficiënte computer met de volgende processorarchitectuur:

• 1,45 GHz SW26010-processors, elk met vier groepen kernen Wat is een CPU en wat doet deze?Computerafkortingen zijn verwarrend. Wat is een CPU eigenlijk? En heb ik een quad- of dual-core processor nodig? Hoe zit het met AMD of Intel? We zijn hier om het verschil uit te leggen! Lees verder .
• Elke kerngroep bevat 65 cores voor in totaal 260 cores per node.
• Elke systeemkast bevat 1.024 knooppunten.
• Het hele systeem bevat 40 kasten.

Om al deze kasten met elkaar te verbinden, hebben de bouwers van dit indrukwekkende systeem hun eigen netwerk van PCIe 3.0-verbindingen op maat gemaakt, die ze het 'Sunway Network' hebben genoemd.

Het netwerk verbindt de switches, hardware voor het delen van bronnen en alle supernodes via 7-inch kabels die gegevens verzenden met 70 terabytes per seconde.

Het volgende is de huidige lijst van de 10 snelste supercomputers ter wereld, volgens Top 500.

1. Sunway TaihuLight (China): 10.649.600 kernen, 93.014 TFlops / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (China): 3.120.000 cores, 33.962 TFlops / s
3. Piz Daint (Zwitserland): 361.760 cores, 19.590 TFlops / s
4. Gyoukou (Japan): 19.860.000 cores, 19.136 TFlops / s
5. Titan (Verenigde Staten): 560.640 cores, 17.590 TFlops / s
6. Sequoia (Verenigde Staten): 1.572.864 cores, 17.173 TFlops / s
7. Drie-eenheid (Verenigde Staten): 979.968 cores, 14.137 TFlops / s
8. Cori (Verenigde Staten): 622.336 cores, 14.015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (Japan): 556.104 kernen, 13.555 TFlops / s
10. K Computer - Sparc64 (Japan): 705.024 cores, 10.510 TFlops / s

Het is een enorm speelveld met geavanceerde laboratoria en overheidsinstellingen over de hele wereld. De leiders verdienen niet alleen het respect van computerexperts wereldwijd, maar de race om de top is ook politiek geladen. En met supercomputerkosten die oplopen tot duizenden dollars per uur, verdienen deze bedrijven waarschijnlijk ook veel geld.

Waar worden supercomputers voor gebruikt?

Waarom zou iemand een computersysteem nodig hebben dat quadrillions drijvende-kommabewerkingen per seconde kan verwerken?

De realiteit is dat er in veel verschillende industrieën behoeften zijn die enorme rekenkracht vereisen. Hier zijn slechts een paar supercomputer-toepassingen in de industrie, overheden en het leger.

Een rapport geschreven door de International Data Corporation in 2014 dook in tientallen real-world scenario's waarin supercomputers werden gebruikt. Uit die studie hebben we de volgende voorbeelden getrokken.

Industrie

• General Electric, een belangrijke speler in de lucht- en ruimtevaartindustrie, werkte samen met computerexperts van het Oak Ridge National Laboratory om te produceren geavanceerde straalmotorsimulaties. De simulaties hielpen GE om een ​​motorfenomeen te identificeren dat het bedrijf hielp de algehele brandstofefficiëntie te verbeteren.
• Wetenschappers van Lawrence Livermore National Labs gebruikten de supercomputers daar om een ​​nieuwe techniek voor te ontwikkelen ondergrondse gegevensverzameling. Hierdoor kon de Amerikaanse olie- en gasindustrie gemakkelijker olievoorraden in de Golf van Mexico identificeren en de afhankelijkheid van Amerika van buitenlandse olie verminderen.
• Boeing-ingenieurs gebruikten supercomputers om te creëren vliegtuig simulaties dat leidde tot betere aerodynamische ontwerpen, zodat ze zuiniger en veiliger vliegtuigen konden produceren.

Regering

• De Centers for Disease Control en Cornell University hebben samengewerkt om een ​​zeer gedetailleerd model van het hepatitis C-virus te creëren. Met behulp van een supercomputer aan de Cornell University konden onderzoekers dat nieuwe therapieën ontwikkelen dat uiteindelijk assisteerde de medische gemeenschap 8 doorbraken in medische technologie die u op een dag nodig heeftGeloof het of niet, de snelheid van technologische vooruitgang neemt nog steeds toe - en er zijn veel doorbraken op medisch gebied. Bekijk deze geweldige nieuwe dingen! Lees verder bij het verminderen of genezen van leverziekte bij patiënten.
• Het Amerikaanse ministerie van Defensie gebruikte daarvoor een supercomputer nieuwe weermodellen ontwikkelen die meteorologen zouden helpen potentieel gevaarlijke orkanen en cyclonen te voorspellen. De meer geavanceerde computermodellen van deze stormen gaven de mogelijkheid om de gevaren tot vijf dagen voor de inslag te voorspellen.

Leger

• Het Amerikaanse leger maakt gebruik van supercomputers van het Army Research Laboratory geavanceerde simulaties die onderzoekers helpen bij het uitvoeren van 'destructieve live-experimenten en prototypedemonstraties'. Deze zouden anders te duur zijn om met echte apparatuur te worden uitgevoerd.
• Een van de meest ongebruikelijke supercomputers die door het Amerikaanse leger werd gebruikt, heette de 'Condor Cluster', die in 2010 door de Amerikaanse luchtmacht was gemaakt. Ingenieurs daar verbonden 1.760 Sony PlayStation 3-consoles met elkaar om de kern van de supercomputer te creëren. Het was in staat tot 500 TFlops en wordt gebruikt voor taken zoals patroonherkenning, satellietbeelden verwerken, en het uitvoeren van onderzoek naar kunstmatige intelligentie.

Zoals u kunt zien, worden er vanuit alle branches, overheidsinstanties en het leger veel eisen gesteld aan geavanceerde rekenkracht.

Zijn Quantum Computers de volgende?

Elke vooruitgang in de snelheid van de supercomputer is een direct gevolg van een groter aantal transistors dat op kleinere en kleinere schaal in microprocessors is verpakt. Terwijl deze microschakelingen naar atomaire schaal blijven krimpen, voorspellen veel futuristen dat de volgende fase in supercomputers zich op het gebied van kwantumcomputers zal bevinden.

Wat is een quantumcomputer?

Quantum computing is een unieke kijk op computertechnologie. In plaats van de traditionele op transistor gebaseerde microprocessor, hopen wetenschappers te profiteren van het manipuleren van de toestand van subatomaire deeltjes.

Subatomaire deeltjes houden zich aan zeer vreemde natuurkundige wetten - waarvan veel onderzoekers pas in het zeer recente verleden hebben ontdekt. Door te experimenteren met verschillende technieken om de subatomaire toestanden van deze deeltjes te beheersen, stellen wetenschappers hoop de 1-en en 0-en van een klassieke transistor te vervangen door een gelijkwaardige 1 of 0-toestand van deze quantum deeltjes.

Een ander woord voor deze tweestatendeeltjes is kwantumbits (of "qubits").

Het geestverruimende aspect van quantum computing is het feit dat de vele beschikbare toestanden van deze deeltjes deze computers in staat kunnen stellen meer dan alleen een 1 of 0 op te slaan.

Zijn er Quantum Supercomputers?

De reden dat je nog nooit van een superieure kwantumsupercomputer hebt gehoord die de Top500-lijst maakt, is omdat er nog geen echte stabiele kwantumsupercomputer bestaat.

IBM biedt wel aan online toegang tot een 20 qubit-systeem dat onderzoekers kunnen gebruiken. Onderzoekers gebruiken kwantumcomputers meestal voor specifieke berekeningen en analyses waarvoor ze zeer geschikt zijn, zoals chemische simulaties.

De makers van kwantumcomputers gebruiken termen die niet lang geleden overwegend theoretisch van aard waren. Maar nu beschrijven de wetenschappers die deze systemen bouwen zeer reële interacties tussen 'qubits' als 'verstrikking'. Ze beschrijf specifieke toestanden van qubits als "coherentie". Het is dus bijna onmogelijk om deze systemen te vergelijken met traditioneel computers.

Grote systemen die enige hoop hebben om te concurreren met de huidige traditionele supercomputers, zijn nog steeds te onstabiel. Zo kondigde IBM in november 2017 aan dat het een quantumcomputer van 50 qubit had gebouwd. Het kon echter zijn kwantum "microstaat" slechts 90 microseconden vasthouden.

Quantumcomputers zijn veelbelovend voor de toekomst, maar op dit moment bieden ze weinig concurrentie voor traditionele, op siliconen gebaseerde supercomputers.

Wat denkt u dat de toekomst brengt?

Waar denk je dat de toekomst van supercomputertechnologie naartoe gaat? Denk je dat kwantumcomputers dichterbij komen dan mensen zich realiseren? Welk land staat volgens u bovenaan de lijst in 2018 en daarna?