A definição do dicionário de um supercomputador é "um computador mainframe particularmente poderoso".
O “poder” de um supercomputador é definido por quantas operações o sistema pode processar a cada segundo .
Esta é uma definição ampla com um poste que muda toda vez que a tecnologia de computadores avança. Os computadores pessoais mais rápidos hoje estão processando as operações na velocidade que os supercomputadores estavam realizando várias décadas atrás. Isso é o quão rápido esta tecnologia muda.
Então o que é um supercomputador?
Vamos dar uma olhada mais profunda no que os supercomputadores parecem hoje para descobrir.
O supercomputador mais poderoso do mundo
Por muitos anos, os EUA, a China e o Japão lutaram para ser o país que possuía o supercomputador mais rápido do mundo. "Rápido" é definido pelo número de petaflops que o sistema do computador pode executar. Um petaflop é de mil teraflops, ou um quadrilhão de operações de ponto flutuante por segundo PC Benchmark Tests: Quais são eles, e eles realmente importam? Testes de benchmark de PC: o que eles são, e eles realmente importam? Há muitos sites técnicos na Internet que lidam com benchmarks - um grande número de gráficos e números para praticamente qualquer peça de hardware no mercado. Mas o que eles querem dizer? Consulte Mais informação .
Em 2013, os dois supercomputadores mais poderosos existentes eram:
- O Cray Titan em Oak Ridge, com capacidade de processamento de 17, 59 petaflops.
- O IBM Sequoia no Livermore Labs, empurrando 17.17 petaflops.
No entanto, naquele ano a China assumiu a corrida com o NUDT Tianhe-2 em Guangzhou, com 33, 86 petaflops. Este sistema foi rei, até 2016, quando o Sunway TaihuLight em Wuxi, na China, finalmente levou o prêmio com um impressionante 93.01 petaflops.
De acordo com a Top500, o próximo rei dos supercomputadores deve ser o Summit . Este é um supercomputador no Laboratório Nacional de Oak Ridge, previsto para ser lançado no verão de 2018.
Olhando mais fundo em um supercomputador
Agora que você conhece o estado da atual corrida de supercomputadores, vamos dar uma olhada mais de perto no funcionamento interno dessas impressionantes maravilhas da tecnologia. Vamos examinar o Sunway Taihulight .
O Taihulight é um computador super eficiente com a seguinte arquitetura de processador:
- Processadores SW26010 de 1, 45 GHz, cada um com quatro grupos de núcleos O que é uma CPU e o que ela faz? O que é uma CPU e o que ela faz? Acrônimos de computação são confusos. O que é uma CPU, afinal? E eu preciso de um processador quad ou dual-core? Como sobre AMD ou Intel? Estamos aqui para ajudar a explicar a diferença! Consulte Mais informação .
- Cada grupo principal contém 65 núcleos para um total de 260 núcleos por nó.
- Cada gabinete do sistema contém 1.024 nós.
- Todo o sistema contém 40 gabinetes.
Para conectar todos esses gabinetes, os construtores desse impressionante sistema criaram sua própria rede de conexões PCIe 3.0, apelidada de “Sunway Network”.
A rede conecta os switches, o hardware de compartilhamento de recursos e todos os supernós por meio de cabos de 7 polegadas que transmitem dados a 70 terabytes por segundo.
A seguir, a lista atual dos 10 supercomputadores mais rápidos do mundo, de acordo com o Top 500.
- Sunway TaihuLight (China): 10.649.600 núcleos, 93.014 TFlops / s
- Tianhe-2 MilkyWay-2 (China): 3, 120, 000 núcleos, 33.962 TFlops / s
- Piz Daint (Suíça): 361.760 núcleos, 19.590 TFlops / s
- Gyoukou (Japão): 19, 860, 000 núcleos, 19, 136 TFlops / s
- Titan (Estados Unidos): 560, 640 núcleos, 17.590 TFlops / s
- Sequoia (Estados Unidos): 1, 572, 864 núcleos, 17, 173 TFlops / s
- Trindade (Estados Unidos): 979.968 núcleos, 14.137 TFlops / s
- Cori (Estados Unidos): 622.336 núcleos, 14, 015 TFlops / s
- Oakforest-PACS (Japão): 556.104 núcleos, 13.555 TFlops / s
- Computador K - Sparc64 (Japão): 705, 024 núcleos, 10.510 TFlops / s
É um vasto campo de jogo envolvendo laboratórios avançados e instalações governamentais em todo o mundo. Os líderes não apenas ganham o respeito de especialistas em computação globalmente, mas a corrida para o topo também é politicamente carregada. E com os custos do supercomputador chegando a milhares de dólares por hora, essas empresas provavelmente ganham muito dinheiro também.
Quais são os supercomputadores utilizados para?
Por que alguém precisaria de um sistema de computador que pudesse processar quadrilhões de operações de ponto flutuante por segundo?
A realidade é que, em muitos setores diferentes, existem necessidades que exigem poder computacional massivo. Aqui estão apenas alguns usos de supercomputadores na indústria, nos governos e nas forças armadas.
Um relatório escrito pela International Data Corporation em 2014 mergulhou em dezenas de cenários do mundo real onde os supercomputadores foram usados. Nós desenhamos os seguintes exemplos desse estudo.
Indústria
- A General Electric, importante participante da indústria aeroespacial, colaborou com especialistas em computação do Oak Ridge National Laboratory para produzir simulações avançadas de motores a jato . As simulações ajudaram a GE a identificar um fenômeno de motor que ajudou a empresa a melhorar a eficiência geral de combustível.
- Cientistas do Lawrence Livermore National Labs usaram os supercomputadores para desenvolver uma nova técnica de coleta de dados em subsuperfície . Isso permitiu que a indústria de petróleo e gás dos EUA identificasse mais facilmente as reservas de petróleo no Golfo do México e reduzisse a dependência dos EUA em relação ao petróleo estrangeiro.
- Os engenheiros da Boeing utilizaram supercomputadores para criar simulações de aeronaves que levaram a melhores projetos aerodinâmicos, para que pudessem produzir aeronaves mais econômicas e mais seguras.
Governo
- Os Centros de Controle de Doenças e Universidade de Cornell colaboraram para criar um modelo altamente detalhado do vírus da hepatite C. Usando um supercomputador na Universidade de Cornell, os pesquisadores conseguiram desenvolver novas terapias que eventualmente ajudaram a comunidade médica. 8 Avanços da tecnologia médica que você pode precisar Um dia 8 Avanços da tecnologia médica que você pode precisar Um dia Acredite ou não, a velocidade dos avanços tecnológicos ainda está aumentando - e muitos avanços estão acontecendo no campo da medicina. Confira essas incríveis novidades! Leia mais para reduzir ou curar a doença hepática em pacientes.
- O Departamento de Defesa dos EUA usou um supercomputador para desenvolver novos modelos climáticos que ajudariam os meteorologistas a prever furacões e ciclones potencialmente perigosos. Os modelos de computador mais avançados dessas tempestades proporcionaram a capacidade de prever os perigos até cinco dias antes do impacto.
Militares
- O Exército dos EUA usa supercomputadores no Laboratório de Pesquisas do Exército para executar simulações avançadas que ajudam os pesquisadores a conduzir “experimentos destrutivos ao vivo e demonstrações de protótipos”. Estes seriam proibitivos em termos de custos de conduzir com equipamento real.
- Um dos supercomputadores mais incomuns usados pelos militares dos EUA foi chamado de "Condor Cluster", criado pela Força Aérea dos EUA em 2010. Engenheiros lá conectaram 1.760 consoles PlayStation 3 da Sony juntos para criar o núcleo do supercomputador. Ele era capaz de 500 TFlops e usado para tarefas como reconhecimento de padrões, processamento de imagens de satélite e pesquisa de inteligência artificial .
Como você pode ver, há muitas demandas de todos os setores, agências governamentais e militares para poder computacional avançado.
São computadores quânticos em seguida?
Cada avanço na velocidade do supercomputador é um resultado direto de um número maior de transistores compactados em microprocessadores em uma escala cada vez menor. À medida que esses microcircuitos continuam encolhendo em direção a uma escala atômica, muitos futuristas prevêem que o próximo estágio dos supercomputadores será no campo dos computadores quânticos.
O que é um computador quântico?
A computação quântica é uma tecnologia única para computadores. Em vez do tradicional microprocessador baseado em transistores, os cientistas esperam capitalizar a manipulação do estado das partículas subatômicas.
As partículas subatômicas aderem a leis muito estranhas da física - muito do que os pesquisadores descobriram apenas no passado muito recente. Ao experimentar várias técnicas para controlar os estados subatômicos dessas partículas, os cientistas esperam substituir os 1s e os 0s de um transistor clássico com um estado 1 ou 0 equivalente dessas partículas quânticas.
Outra palavra para essas partículas de dois estados são bits quânticos (ou “qubits”).
O aspecto alucinante da computação quântica é o fato de que os muitos estados disponíveis dessas partículas podem permitir que esses computadores armazenem mais do que apenas 1 ou 0.
Existem supercomputadores quânticos?
A razão pela qual você ainda não ouviu falar sobre um supercomputador quântico superior que está na lista Top500 é porque ainda não existe nenhum supercomputador quântico estável.
A IBM oferece acesso on-line a um sistema de 20 qubits para uso dos pesquisadores. Pesquisadores normalmente usam computadores quânticos para cálculos específicos e análises para os quais são bem adequados, como simulações químicas.
Os criadores de computadores quânticos usam termos que, não muito tempo atrás, eram em sua maioria teóricos por natureza. Mas agora, os cientistas que criam esses sistemas descrevem interações muito reais entre "qubits" como "entrelaçamento". Eles descrevem estados específicos de qubits como "coerência". Portanto, é quase impossível comparar esses sistemas com os computadores tradicionais.
Grandes sistemas que podem ter alguma esperança de competir com os supercomputadores tradicionais de hoje ainda são instáveis demais. Por exemplo, em novembro de 2017, a IBM anunciou que havia construído um computador quântico de 50 qubits. No entanto, ele só poderia manter seu "microestado" quântico por 90 microssegundos.
Os computadores quânticos são uma grande promessa para o futuro, mas agora eles oferecem pouca concorrência para os supercomputadores tradicionais baseados em silicone.
O que você acha que o futuro guarda?
Onde você acha que está indo o futuro da tecnologia de supercomputador? Você acha que os computadores quânticos estão mais próximos no horizonte do que as pessoas imaginam? Qual país você acha que estará no topo da lista em 2018 e além?