Loading

Невероятные технологии: как суперкомпьютеры решают глобальные проблемы

Создано 06.08.2013 13:33
Автор: Евгений

Невероятные технологии: как суперкомпьютеры решают громадные проблемы
Современные суперкомпьютеры – это настоящее чудо вычислительных мощностей, и они используются для решения наисложнейших научных проблем мира.
Существующие модели в десятки тысяч раз быстрее, чем средний настольный ПК. Эта молниеносная скорость достигается благодаря параллельной обработке данных, когда множество компьютерных процессоров выполняют вычисления одновременно. Суперкомпьютеры используются в самых различных целях от прогнозов погоды до моделирования мозга человека.

Суперкомпьютеры отличаются размерами и сложностью обрабатываемых и решаемых задач, говорит Джек Уэллс, директор вычислительного центра Окриджской национальной лаборатории, США. «Суперкомпьютеры способны решать суперпроблемы», - подчеркивает ученый.
Они часто создаются из тех же компонентов, что и обычные компьютеры, но с используемые методы интеграции позволяют этим элементам работать в комплексе.
Автором первых суперкомпьютеров в 1960-х годах стал инженер-электрик Сеймур Крей из корпорации CDC. В 1964 году компания выпустила машину CDC 6600, считающуюся первым суперкомпьютером в мире. Позже Крей основал собственную компанию, выпустившую Cray-1 в 1976 и Cray-2 в 1985 годах.
Эти первые суперкомпьютеры имели лишь несколько процессоров, но в 1990-х годах в результате японско-американских разработок появились машины с тысячами процессоров. В 1994 году самым быстрым суперкомпьютером стал Numerical Wind Tunnel от компании Fujitsu со 166 процессорами, за ним в 1996 году последовал Hitachi SR2201 с более чем 2000 процессоров. В 1993 году в гонку вступила машина Intel Paragon. А состоянием на июнь 2013 года самым быстрым суперкомпьютером в мире является китайская разработка Tianhe-2.
Производительность суперкомпьютеров измеряется во флопах – количестве операций с плавающей запятой в секунду. Современные машины способны развивать скорость, исчисляемую в петафлопах – септильонах флопов.
Существует рейтинг из 500 самых мощных суперкомпьютеров мира. Китайский Tianhe-2 достигает 33,86 петафлопов, тогда как Cray Titan демонстрирует 17,59 петафлопов, а IBM Sequoia занимает третье место с 17,17 петафлопов.
Решение сверхсерьезных проблем
Исследователи используют невероятную мощь суперкомпьютеров для обработки сложных вопросов в самых разных сферах жизнедеятельности от астрофизики и до нейронаук.
Эти вычислители-тяжеловесы давали ответы на вопросы о зарождении вселенной в ходе Большого взрыва. Ученые из Техасского центра перспективных компьютерных систем моделировали процесс формирования первых галактик, а специалисты из исследовательского центра NASA создали имитационную модель рождения звезд. Используя такие компьютеры, как IBM Roadrunner, установленный в исследовательской лаборатории Лос-Аламос, США, физики приподняли завесу тайны над темной материей – малоизученным веществом, составляющим около 25 процентов массы вселенной.
Прогнозирование погоды – еще одна сфера, в которой активно используются суперкомпьютеры. Например, с помощью машины Ranger синоптики в 2008 году определили путь следования урагана Исаак, улучшив на 15 процентов пятидневный прогноз. Климатологи используют суперкомпьютеры для моделирования глобальных изменений климата, а это непростая задача с сотнями переменных.
В последнее время специалисты в нейронауках взялись за ошеломительную задачу моделирования человеческого мозга. Так, проект «Blue Brain», реализуемый швейцарскими учеными, нацелен на создание полного виртуального мозга человека. Для симуляции молекулярных структур настоящего мозга млекопитающего используется суперкомпьютер IBM Blue Gene. В 2006 году результатом реализации проекта стала законченная модель колонны нейронов в мозге кролика.
Распределение нагрузкиНевероятные технологии: как суперкомпьютеры решают громадные проблемы
Типичный суперкомпьютер представляет собой обширные дата-центры, заполненные физически соединенными машинами. Но распределенное вычисление также может считаться вариацией суперкомпьютера. В этом случае в сеть, такую как интернет, подключается ряд отдельных компьютеров, которые уделяют часть своей вычислительной мощности решению крупной проблемы.
Известным примеров является проект поиска внеземного разума из дома «[email protected]», в рамках которого миллионы людей запускают на своем компьютере программу, ищущую признаки разумной жизни в радиосигналах. Задачей другого проекта является предсказание трехмерной структуры белков – биологических «рабочих лошадок», выполняющих жизненно важные задачи в нашем теле – по последовательности молекулярных цепочек, из которых они состоят.
По словам Уэллса, в будущем суперкомпьютеры постепенно приблизятся к эксафлопсной продуктивности, которая примерно в 50 раз выше, чем у существующих систем. Это потребует громадной энергии, а потому энергоэффективность, очевидно, станет важной целью будущих систем. Еще одной тенденцией станет использование больших объемов данных для таких целей, как открытие новых материалов и биотехнологии.

Источник: Livescience

Комментарии: