Эта гора изображена на логотипе самого быстрого компьютера в мире

Обновлено: 15.01.2025

По причине успешного применения мощных суперкомпьютеров многие компании стараются разработать или купить собственную технику подобного плана, из-за чего количество высокопроизводительных машин лишь увеличивается.

Если говорить конкретно, то применяется суперкомпьютер в проектах, связанных с ядерными программами, биологией, исследованием космоса. Существуют и более прикладные сферы, где от мощности машины существенно зависит скорость разработок: создание силовых агрегатов для транспортных средств или поиск скорости деформации для определенных деталей при особых температурных режимах.

Топ-10 самых мощных суперкомпьютеров в мире

Топ-10 самых мощных суперкомпьютеров начинается с участника, показатели производительности которого самые низкие. Только в конце рейтинга будет озвучено название вычислительного оборудования, скорости которого в середине 2020 года не были достигнуты другими производителями.

Впервые оборудование представили еще в конце 2012 года. Тогда его создали на базе XC30. Только после этого была добавлена новая система, названная в честь горы. Произошло это в 2013 году.
Но и в 2013 году суперкомпьютер не получил той мощности, которая сейчас указывается в топ-10. Разработчики обновили систему только в конце 2016 года. Тогда были объединены основные компоненты разных вычислительных устройств и все это дополнилось графическими адаптерами от NVIDIA.
Подобные изменения позволяли Piz Daint занимать место в тройке самых мощных компьютеров до 2018 года. Но уже после система опустилась на пятую строчку, а сейчас располагается на грани вылета из рейтинга. Однако по состоянию на 2018 год равных этой машине на европейском континенте не было.

Такое звание один из мощнейших суперкомпьютеров получил из-за того, что преодолел отметку по энергоэффективности в 20 гигафлопс/ватт. И это единственная система в рейтинге, которая может похвастаться таким достижением.
Также в NVIDIA заявляют, что Selene эффективнее своих аналогов из рейтинга самых мощных суперкомпьютеров благодаря использованию видеокарт компании. И этот показатель в 6,8 раз выше, нежели у лучшего из представителей топ-10.
Процессоры, на которых построена система, называются NVIDIA A100. Их главная способность заключается в ускоренном процессе, который применяется при работе искусственного интеллекта во время моделирования сложнейших задач.
Какой самый мощный компьютер будет представлен в этом рейтинге, только предстоит узнать в самом конце, но в NVIDIA уверены, что их инженеры отлично потрудились над созданием вычислительной машины, которая была собрана всего за месяц.
Такой результат по скорости сборки достигнут благодаря тому, что представители компании использовали модульную архитектуру.

На момент, когда заказ был сделан, уже существовал мощный суперкомпьютер HPC4. Производительность этого устройства достигала отметки в 18 Пфлопс, что не устраивало компанию. Новое поколение оборудования выдает уже более 35 Пфлопс. При этом две вычислительные машины можно использовать одновременно.
Над узлами для одного из самых мощных компьютеров работала компания Dell. Всего их создано около 1 800, в каждом используется по два процессора на 24 ядра. В них же установлено по 4 видеокарты от компании NVIDIA.
Еще до завершения разработки было известно, что установят новое оборудование в центре обработки данных Green Data Center. Его открыли еще 7 лет назад и тогда в нем работала система HPC4.
Исследовать с помощью этого компьютера будут сферу не ископаемых энергетических источников. Также HPC5 будет применяться для проверки месторождений нефти. Удачное использование мощного суперкомпьютера позволит окупить инвестиции на его разработку.

Долгое время один из мощнейших суперкомпьютеров находился в том же университете, где его и разработали. Позже устройство решили перенести в специальный центр, который построен в Гуанчжоу. Интересно, что работы по сборке оборудования были завершены гораздо раньше, нежели это планировалось изначально.
Впервые о Tianhe-2A рассказали в середине 2013 года. Тогда же он получил звание самого мощного компьютера в мире. Лидирующая строчка недолго оставалась за разработкой из Китая, в скором времени ее опередил Sunway TaihuLight.
Разработчиков самого мощного на тот момент суперкомпьютера это не устроило, и они решили запастись технической поддержкой со стороны Intel, чтобы удвоить производительность устройства.
Но уже в 2015 году правительство Соединенных Штатов заподозрило компанию в создании ядерного оружия и отказало ей в поставках комплектующих в Китай. Так как экспортной лицензии у производителя не оказалось, то и проект был сорван, и более мощного суперкомпьютера так и не появилось.

Интересно, что самый мощный компьютер 2016-2018 годов долгое время был в лидерской тройке в рейтинге, где оценивалась энергоэффективность подобных систем. Тогда результат устройства был на уровне 6 гигафлопсов/ватт. Это в три раза меньше, нежели у Selene от NVIDIA.
Разработчики устройства рассказали о том, что суперкомпьютер обошелся им почти в 2 миллиарда юаней, в переводе на американский доллар это 270 миллионов. Проект в очередной раз был государственным, поэтому спонсировали его китайские власти, а также представители провинции Цзянсу и города Уси.
Как и предшественники, суперкомпьютер Sunway TaihuLight применяется для работы в добывающей сфере, а также в медицине, на производстве и в любых подобных кампаниях, где требовалась обработка большого массива данных.
Известно также, что мощности суперкомпьютера Sunway TaihuLight применялись для предсказания погодных изменений. Сейчас он установлен в провинции Цзянсу, город Уси. Здесь же расположен специально построенный для подобного оборудования центр.

Характеристики самого мощного компьютера по состоянию на 2020 год:
- Количество узлов: 150 000;
- Количество процессоров: 300 000;
- Ядра процессоров: 24;
- Количество видеокарт: неизвестно.
Тарас С. Частный инвестор, предприниматель, блогер. Инвестирую с 2008 года. Зарабатываю в интернете на высокодоходных проектах, криптовалютах, IPO, акциях и других активах. Со-владелец нескольких ресторанов и сети магазинов электронной техники. Консультирую партнеров, делюсь опытом.

Присоединяйся в Telegram-канал блога со свежими новостями. Чат с консультантом в Телеграм.

Современные суперкомпьютеры строятся с учетом рабочих нагрузок ИИ (искусственного интеллекта). В дополнение к прогнозированию погоды, климатическим исследованиям, физическому моделированию и разведке нефти и газа, суперкомпьютеры помогают ученым открывать более устойчивые строительные материалы и изучать белки человека и клеточные системы с экстремальным уровнем детализации. Обычно производительность суперкомпьютера измеряется в операциях с плавающей запятой в секунду (флопы). В области научных вычислений флоп - это более точная цифра, чем измерительные инструкции в секунду.

12. Суперкомпьютер Секвойя

Скорость: 17,1 петафлопс

Поставщик: IBM.

Расположение: Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, США.

Sequoia использует серверы IBM BlueGene/Q для достижения теоретической пиковой производительности в 20 петафлопсов. Он имеет на 123% больше ядер и является на 37% более энергоэффективным, чем его предшественник компьютер K. Хотя машина в основном используется для моделирования ядерного оружия, она также доступна для многих научных целей, таких как изменение климата и анализ генома человека. Он также продемонстрировал свою большую масштабируемость с помощью 3D-моделирования электрофизиологии человеческого сердца.

11. Суперкомпьютер ПАНГЕЯ III

Скорость: 17.8 петафлопс

Поставщик: IBM

Расположение: Центр технических и научных исследований CSTJF в Пау, Франция.

Pangea III опирается на высокопроизводительную архитектуру IBM, оптимизированную для искусственного интеллекта. IBM и NVIDIA работали вместе над созданием единственного в отрасли соединения между процессорами и графическими процессорами NVLink, которое обеспечивает более чем в 5 раз более высокую пропускную способность памяти между процессорами IBM POWER9 и NVIDIA Tesla V100 Tensor Core, чем традиционные системы на базе x86.

Архитектура не только повышает производительность вычислений, но и повышает энергоэффективность. Новая система использует менее 10% потребления энергии на петафлоп, как и ее предшественница, Pangea I и II. Pangea III имеет различные применения, особенно в трех различных областях - разведка и разработка сейсмических изображений, модели разработки и добычи, а также оценка и селективность активов.

10. Суперкомпьютер Lassen

Скорость: 18.2 петафлопс

Поставщик: IBM

Расположение: Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, США.

Лассен предназначен для несекретной симуляции и анализа. Он устанавливается в той же лаборатории и использует те же компоненты здания, что и Sierra (самый быстрый суперкомпьютер № 2).

Несмотря на то, что Sierra - большая система, Lassen сам по себе имеет приличный размер: он составляет ровно 1/6 от размера старшего брата. Система Lassen содержится в 40 стойках, в то время как Sierra поднимается на 240 стоек. Процессоры IBM Power9 и 253 терабайта оперативной памяти помогают Лассену достигать невероятной производительности в 23 петафлопс.

9. Суперкомпьютер SuperMUC-NG

(Наверное, это секретный китайский компьютер. Поэтому фото нет)))

Скорость: 19.4 петафлопс

Поставщик: Lenovo

Расположение: Суперкомпьютерный центр Лейбница, Германия SuperMUC-NG

Имеет 6400 вычислительных узлов Lenovo ThinkSystem SD650 с непосредственным водяным охлаждением и более 700 терабайт основной памяти и 70 петабайт дискового пространства. Он подключен к мощным системам визуализации, которые содержат большой 4K стереоскопический сетевой экран и 5-стороннюю среду искусственной виртуальной реальности CAVE. Суперкомпьютер обслуживает европейских ученых во многих областях, включая анализ генома, гидродинамику, квантовую хромодинамику, науки о жизни, медицину и астрофизику.

8. Облачная инфраструктура AI Bridging

Скорость: 19.8 петафлопс

Поставщик: Fujitsu

Расположение: Национальный институт передовых промышленных наук и технологий, Япония.

Это первая в мире крупномасштабная вычислительная инфраструктура с открытым ИИ, которая обеспечивает 32,577 петафлопс пиковой производительности. Она насчитывает 1088 узлов, каждый из которых содержит 2 "золотых" процессора Intel Xenon Gold Scalable, 4 GPU NVIDIA Tesla V100, 2 HCA InfiniBand EDR и 1 твердотельный накопитель NVMe. Fujitsu Limited утверждает, что суперкомпьютер может достичь 20-кратной тепловой плотности обычных центров обработки данных и охлаждающей способности стойки мощностью 70 кВт с использованием горячей воды и воздушного охлаждения.

7. Суперкомпьютер Trinity

Скорость: 21.2 петафлопс

Продавец: Cray

Расположение: Лос-Аламосская национальная лаборатория, США Trinity

Построен для обеспечения экстраординарных вычислительных возможностей для предприятия по ядерной безопасности NNSA. Он направлен на повышение геометрических и физических достоверностей в коде моделирования ядерного оружия, обеспечивая при этом безопасность, надежность и эффективность ядерного арсенала. Суперкомпьютер разрабатывался в два этапа: на первом этапе использовался процессор Intel Xeon Haswell, а на втором - значительное повышение производительности с использованием процессора Intel Xeon Phi Knights Landing. Он может обеспечить максимальную производительность более 41 петафлопс.

6. Суперкомпьютер Piz Daint

Скорость: 21.2 петафлопс

Продавец: Cray

Расположение: Швейцарский национальный суперкомпьютерный центр, Швейцария

5. Суперкомпьютер Frontera

Скорость: 23.5 петафлопс

Поставщик: Dell EMC

Расположение: Техасский вычислительный центр, США Frontera

Открывает новые возможности в разработке и исследованиях, предоставляя обширные вычислительные ресурсы, которые облегчают ученым решение многих сложных задач в широком диапазоне областей. Frontera имеет две вычислительные подсистемы: первая ориентирована на производительность с двойной точностью, а вторая - на потоковую память одинарной точности. Он также имеет облачные интерфейсы и несколько узлов приложений для размещения виртуальных серверов.

4. Суперкомпьютер Tianhe-2A

Скорость: 61.4 петафлопс

Поставщик: NUDT

Расположение: Национальный суперкомпьютерный центр в Гуанчжоу, Китай

Обладая более чем 16 000 компьютерными узлами, Tianhe-2A представляет собой крупнейшую в мире установку процессоров Intel Ivy Bridge и Xeon Phi. Хотя каждый узел имеет 88 гигабайт памяти, общая память (процессор+сопроцессор) составляет 1375 тебибайт. Китай потратил 2,4 миллиарда юаней (390 миллионов долларов США) на строительство этого суперкомпьютера. В настоящее время он в основном используется в приложениях моделирования, анализа и государственной безопасности.

3. Суперкомпьютер Sunway TaihuLight

Скорость: 93 петафлопса

Поставщик: NRCPC

Расположение: Национальный суперкомпьютерный центр в Уси, Китай

Вычислительная мощность TaihuLight исходит от собственного многоядерного процессора SW26010, который включает в себя как элементы вычислительной обработки, так и элементы управления обработкой. Один SW26010 обеспечивает пиковую производительность более 3 терафлопс благодаря 260 вычислительным элементам (интегрированным в один процессор). Каждый вычислительный обрабатывающий элемент имеет скрэтчпад-память, которая служит кэш-памятью, управляемой пользователем, что значительно уменьшает узкие места в памяти в большинстве приложений. В дополнение к наукам о жизни и фармацевтическим исследованиям, TaihuLight используется для моделирования Вселенной с 10 триллионами цифровых частиц. Однако Китай пытается достичь гораздо большего: страна уже заявила о своей цели стать лидером в области искусственного интеллекта к 2030 году.

2. Суперкомпьютер Sierra

Скорость: 94.6 петафлопс

Поставщик: IBM.

Расположение: Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, США.

Sierra предлагает до 6 раз устойчивую производительность и в 7 раз производительность рабочей нагрузки своего предшественника Sequoia. Он сочетает в себе два типа процессорных чипов: процессоры IBM Power 9 и графические процессоры Nvidia Volta. Sierra специально предназначена для оценки эффективности систем ядерного оружия. Он используется для прогнозных применений в управлении запасами, американской программе испытаний надежности и технического обслуживания ядерного оружия без каких-либо ядерных испытаний.

1. Суперкомпьютер Summit

Скорость: 148,6 петафлопс

Поставщик: IBM.

Расположение: Национальная лаборатория Ок-Риджа, США.

Summit является самым быстрым суперкомпьютером в мире, который может обеспечить 200 петафлопс в пике. Это эквивалентно 200 квадриллионам операций с плавающей запятой в секунду.

Считается, что Китай на шаг или два отстаёт от Запада в области квантовых вычислений. На самом деле в ряде областей данной сферы Китай опередил США и другие страны, о чём в последнее время не перестают говорить все, кто знаком с ситуацией. И дело даже не в стремительном росте экономики Китая и огромных тратах на исследования, хотя и в этом тоже. Увеличивается научный потенциал китайских учёных, на котором основываются все достижения.

Источник изображения: SCMP

Прошлым летом мы сообщали об успешном эксперименте с китайской программируемой криогенной 56-кубитовой вычислительной системой Zuchongzhi. При расчёте классической задачи генерации случайной строки, когда с начальным состоянием вычислителя выполняются случайные, но известные последовательности операций с последующим сравнением теоретических и полученных на компьютере данных, китайский 56-кубитовый Zuchongzhi оказался на два–три порядка быстрее 53-кубитовой квантовой системы Google Sycamore.

Квантовый сверхпроводящий компьютер Google тоже решал задачу генерации случайной строки, поэтому сравнение американских и китайских вычислительных платформ довольно корректно. Компания IBM, напомним, отказалась признать этот факт квантовым превосходством, поскольку по другому алгоритму классический суперкомпьютер решал эту задачу довольно быстро.

Но оставим IBM в стороне. Сегодня китайцы сообщили о запуске 66-кубитовой системы Zuchongzhi 2. И если даже три дополнительных кубита, как в предыдущем опыте, ускорили решение задачи на три порядка, но ещё десять дополнительных кубитов просто невообразимо ускорили решение. Система Zuchongzhi 2 с 66 вычислительными кубитами, по словам разработчиков, работала в миллион раз быстрее 53-кубитового Google Sycamore и в 10 млн раз быстрее самого быстрого обычного суперкомпьютера.

Теоретически системы, подобные Zuchongzhi, могут программироваться на относительно широкий круг задач, связанный с моделированием случайных состояний среды — её физики и химии. Практически они могут быть применены для поиска новых лекарств или для моделирования движения на гиперскоростях. Но на практике стоит задача снизить количество ошибок (повысить вероятность правильного ответа) и создать соответствующие алгоритмы. Обе задачи чрезвычайно сложны и в ближайшие годы вряд ли будут выполнены в достаточном для практического применения объёме.

Другим прорывом для китайской квантовой науки стало создание нового оптического квантового вычислителя. Точнее, в данном случае это почти 100-процентный симулятор, поскольку решает задачи, которые можно пересчитать по пальцам одной руки. Китайские учёные представили модернизированный фотонный квантовый компьютер Jiuzhang 2. Систему Jiuzhang с 73 кубитами модернизировали до системы Jiuzhang 2 со 113 кубитами. Заявленная производительность — решение задачи за 1 мс, которую обычный компьютер будет решать 30 трлн лет.

Источник изображения: SCMP

Система Jiuzhang 2 решает сегодня одну задачу — это так называемая бозонная выборка, когда система имитирует поведение фотонов при прохождении через лабиринт кристаллов и зеркал. Внятного практического применения этому сегодня нет, но есть идеи применить технологию в криптографии. Добавим, о каждой из систем китайцы рассказали в двух публикациях в авторитетных научных изданиях Physical Review Letters и Science Bulletin. Поэтому факт научных достижений никто не сможет отрицать.

Самый мощный компьютер введут в эксплуатацию только в 2021 году, но он уже возглавляет рейтинг «Топ500». Сделали его в Японии, что в очередной раз доказывает: японцы живут в другой Вселенной. Их новое творение в разы превосходит по мощности и производительности другие суперкомпьютеры. Что же это за чудо техники? Давайте разбираться.

Самый мощный компьютер на сегодняшний день

Игровые компьютеры для многих уже норма, поскольку они становятся более доступными: производители комплектующих предлагают на рынке варианты на любой кошелек.

Но по-прежнему обычным пользователям суперкомпьютеры не нужны из-за избытка производительности, дороговизны, специфики применения. Такие устройства необходимы для аэродинамики, геофизики, метеорологии, физики высоких энергий, обороны страны и подобных целей.

Самый мощный компьютер в мире 2020 года находится в Японии. Назвали его «Фугаку». Так еще в различных изданиях и книгах называют гору Фудзи, в честь которой и назвали производительный аппарат. Установлен суперкомпьютер в вычислительном центре Института физико-химических исследований (RIKEN) в городе Кобе.

В июне составили рейтинг «Топ500», по которому стало ясно, что «Фугаку» опережает конкурентов в несколько раз. Самый крутой компьютер отличается такими характеристиками:
- производительность — 442 010 петафлопсов (пиковый показатель составил 537 212 петафлопса);
- процессор — Fujitsu A64FX;
- мощность — 28,3 МВт;
- операционная система — Linux (RHEL).
«Фугаку» — самый дорогой суперкомпьютер, поскольку в него установлено 158 976 процессоров A64FX. Стоимость его не указана, но известна предположительная сумма, выделенная на разработку. Было потрачено около $1 млрд.

На бенчмарке HPC-AI в июне 2020 года японский мощный компьютер показал результат в 1,4 экзафлопс. Уже в ноябре показатель увеличился до 2-х экзафлопсов. Это позволило «Фугаку» получить звание первого в мире суперкомпьютера, который достиг производительности свыше одного экзафлопса на любом типе оборудования.

Микропроцессоры Fujitsu A64FX основаны на архитектуре ARM-версии 8,2А. Количество ядер для Arm A64FX увеличили до 7 630 848, что значительно повысило производительность. Это подтвердилось на бенчмарке High-Performance Conjugate Gradient: был установлен новый мировой рекорд по производительности (442 010 петафлопсов).

Разработка «Фугаку» началась еще в 2014 году. Главная задача инженеров — построить мощный ПК, который в 100 раз превзойдет предшественника «K computer». Теперь смело можно утверждать, что у японских техников это получилось.

Самый мощный компьютер в 2020 году: YouTube/stupidmadworld

Самый мощный ПК обладает легковесной многоядерной ОС IHK/McKernel, состоящей из ядра Linux и облегченного ядра McKernel. Первая составляющая операционной системы необходима для всех POSIX-совместимых сервисов, а другая — для выполнения высокопроизводительной симуляции.

Вот интересные факты о «Фугаку»:
1. Системный блок выше среднестатистического японца и выглядит не как привычный персональный компьютер. Блоки, в которых хранятся производительные компоненты, имеют специальные дверцы, связаны между собой и заполняют большое помещение.
2. Это первый в истории суперкомпьютер, который занял первое место в бенчмарках «Топ500», Graph500, HPL-AI и HPCG. Также он стал первым в истории, который попал на первое место «Топ500» с процессорами Arm.
3. Суперкомпьютер способен выполнять более 415 квадриллионов операций за одну секунду.
Самые мощные компьютеры: список

Предлагаем вашему вниманию самые мощные компьютеры, которые идут после «Фугаку»:

Summit (OLCF-4)

Был построен в 2018 году. До появления японского производительного суперкомпьютера был самым мощным, но сейчас сместился на 2-е место в рейтинге «Топ500». Располагается в Министерстве энергетики США. На разработку Summit было выделено $325 млн.

Разработкой американского суперкомпьютера занималась лаборатория, инженерам которой удалось сконструировать аппарат с вычислительной мощностью 122,3 петафлопса.

Sierra (ATS-2)

Суперкомпьютер, как и предыдущая вычислительная машина, принадлежит США и построен в 2018 году. Комплекс Sierra используется в Национальном управлении по ядерной безопасности Америки.

Суперкомпьютер предназначен для решения задач, связанных с управлением ядерным арсеналом страны. Его используют для обеспечения безопасности, эффективности и надежности ядерного оружия.

Изначально считали, что вычислительная мощность Sierra составит 125 петафлопсов, но тест производительности LINPACK показал 94,6 петафлопсов.

Sunway TaihuLight

Китайский суперкомпьютер: YouTube/stupidmadworld

Сейчас суперкомпьютер расположился на 4-м месте. Его производительность составляет 93 петафлопса. Стоимость Sunway TaihuLight — 1,8 млрд юаней, что равно $270 млн США. В суперкомпьютере установлено 40960 процессоров SW26010, которые суммарно имеют 10,7 млн ядер.

Tianhe-2A

«Тяньхэ-2» — пятый в мире суперкомпьютер в рейтинге «Топ500», который принадлежит Китаю.

Вычислительная мощность Tianhe-2A составляет 61,4 петафлопса. Этот суперкомпьютер возглавил рейтинг «Топ500» в 2013 году и был самым мощным до появления Sunway TaihuLight.

Характеристики Tianhe-2A следующие:
- суперкомпьютер состоит из 16 тысяч узлов, включающих процессоры Intel Xeon E5-2692 и Intel Xeon Phi 31S1P;
- мощность — 17,6 МВт;
- оперативная память — 1375 ТБ;
- запоминающее устройство — 12,4 ПБ.
Любой игровой ПК не сравнится с вычислительными возможностями представленных суперкомпьютеров. На то они и супер, чтобы в разы превосходить персональные аппараты. В этом году японцы удивили своим творением под названием «Фугаку», которое превосходит следующие четыре суперкомпьютера из рейтинга «Топ500».

Читайте также: