Có thể nói chiếc máy tính cá nhân nhanh nhất hiện nay có được tốc độ xử lý mà siêu máy tính đã làm được cách đây vài thập kỷ. Vậy siêu máy tính là gì, ứng dụng của nó to lớn như thế nào, mời anh em cùng tìm hiểu về siêu máy tính vào top 10 máy tính mạnh nhất hiện nay

Những chiếc siêu máy tính nhanh nhất thế giới hiện nay

'Nhanh' ở đây được cân đo đong đếm bằng số lượng petaflop mà máy tính có thể xử lý được. Một petaflop tương đương với một nghìn teraflops, hoặc một triệu tỉ FLOPS (năng lực tính toán điểm động). Năm 2013, hai chiếc siêu máy tính mạnh nhất tồn tại là:

• Cray Titan ở Oak Ridge, có khả năng xử lý 17,59 petaflops.
• IBM Sequoia tại phòng thí nghiệm Livermore, 17,17 petaflops.

Tuy nhiên, Trung Quốc cũng chạy đua trong lĩnh vực này, và với NUDT Tianhe-2 tại Guangzhou, họ đạt được 33,86 petaflops. Đây là vua của siêu máy tính, cho tới năm 2016, khi Sunway TaihuLight tại Wuxi đạt được kết quả khủng khiếp tới ấn tượng là 93,01 petaflops.

Siêu máy tính Tianhe-2 tại Trung Quốc/ hình: Wiki

Theo trang Top500.org, chiếc máy tính kế tiếp có thể soán ngôi đại diện của Trung Quốc sẽ là Summit. Đây là siêu máy tính đặt tại phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge. Dự dính chiếc máy tính này sẽ được đưa vào hoạt động trong mùa hè năm nay, 2018.

Theo Top500, danh sách dưới đây liệt kế top 10 siêu máy tính nhanh nhất hiện tại:

• Sunway TaihuLight (China): 10,649,600 cores, 93,014 TFlops/s
• Tianhe-2 MilkyWay-2 (China): 3,120,000 cores, 33,962 TFlops/s
• Piz Daint (Switzerland): 361,760 cores, 19,590 TFlops/s
• Gyoukou (Japan): 19,860,000 cores, 19,136 TFlops/s
• Titan (United States): 560,640 cores, 17,590 TFlops/s
• Sequoia (United States): 1,572,864 cores, 17,173 TFlops/s
• Trinity (United States): 979,968 cores, 14,137 TFlops/s
• Cori (United States): 622,336 cores, 14,015 TFlops/s
• Oakforest-PACS (Japan): 556,104 cores, 13,555 TFlops/s
• K Computer – Sparc64 (Japan): 705,024 cores, 10,510 TFlops/s

Mỗi giờ, chi phí để chạy các siêu máy tính này có thể tốn tới hàng ngàn đô la. Các siêu máy tính luôn là lĩnh vực thu hút nhiều nhân tài, huy động tiền bạc, các phòng thí nghiệm, cơ sở vật chất ở khắp nới trên thế giới. Bên cạnh đó, việc sở hữu siêu máy tính cũng phần nào ảnh hưởng tới yếu tố chính trị của các quốc gia.

Soi vào bên trong một siêu máy tính

Chúng ta đã biết được diễn biến của cuộc chạy đua công nghệ máy tính, bây giờ hãy cùng soi kỹ vào bên trong thứ công nghệ tuyệt vời này xem có gì hot. Chúng ta sẽ nói về chiếc Sunway TaihuLight. Đây là chiếc máy tính siêu hiệu suất với những 'đồ chơi' sau:

• Vi xử lý 1.45 GHz SW26010, mỗi bộ đều có 4 nhóm lõi
• Mỗi nhóm lõi chứa 65 lõi, tính nhẩm là có 260 lõi mỗi node
• Mỗi ca-bin thùng máy chứa 1024 node
• Cả hệ thống có thổng cộng 40 ca-bin thùng máy

Để liên kết tất cả các thùng máy lại, các kỹ sư đã tạo ra một hệ thống kết nối PCIe 3.0 của riêng họ, họ gọi đây là 'Sunway Network'. Mạng này kết nối các phần cứng, các tài nguyên và tất cả các node thông qua một sợ cáp 7 inch, truyền tải 70 terabytes dữ liệu trong một giây.

Có sub tiếng Anh

anh em bật sub để đọc cho dễ hiểu nhé

Siêu máy tính dùng để làm gì?

Vậy với khả năng xử lý lên tới hàng tỷ Flops, các siêu máy tính này có thể làm gì, tại sao loài người phải đầu tư rất nhiều tiền bạc cho công nghệ này? Trong thực tế, rất nhiều lĩnh vực công nghiệp cần đến sức mạnh của siêu máy tính. Nó có thể dùng cho công nghiệp, chính phủ, quân sự.

Trong công nghiệp

General Electric, một công ty lớn trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, đã hợp tác với các chuyên gia máy tính tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge để tạo ra các mô phỏng động cơ phản lực tiên tiến. Các mô phỏng đã giúp GE xác định được một hiện tượng động cơ giúp công ty cải thiện việc sử dụng hiệu quả nhiên liệu.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore đã sử dụng siêu máy tính ở đó để phát triển một kỹ thuật mới cho việc thu thập dữ liệu dưới mặt đất. Điều này cho phép ngành dầu khí Mỹ dễ dàng xác định trữ lượng dầu mỏ ở Vịnh Mexico và giảm sự phụ thuộc của Mỹ vào dầu mỏ nước ngoài.

Các kỹ sư của Boeing đã sử dụng siêu máy tính để tạo ra các mô phỏng máy bay dẫn đến thiết kế khí động học tốt hơn, vì vậy họ có thể sản xuất ra nhiều máy bay tiết kiệm nhiên liệu và an toàn hơn.

Ứng dụng mô phỏng trong hàng không/ Hình: Đại học Cornell

Chính phủ

Trung tâm Kiểm soát Bệnh tật và Đại học Cornell đã hợp tác để tạo ra một mô hình chi tiết về vi-rút viêm gan C. Sử dụng một siêu máy tính tại Đại học Cornell, các nhà nghiên cứu đã có thể phát triển các liệu pháp mới để giúp cộng đồng y tế trong việc giảm hoặc chữa bệnh gan ở bệnh nhân.

Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã sử dụng một siêu máy tính để phát triển các mô hình thời tiết mới có thể giúp các nhà khí tượng học dự đoán các cơn bão và lốc xoáy nguy hiểm tiềm ẩn.

Quân sự

Quân đội Hoa Kỳ sử dụng siêu máy tính tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu của Quân đội để chạy các mô phỏng tiên tiến giúp các nhà nghiên cứu tiến hành các cuộc thử nghiệm phá hoại, tấn công trực tiếp và các cuộc trình diễn quân sự mẫu trên máy tính. Nếu những điều này thực hiện bằng thiết bị thật thì sẽ tiêu tốn cực kỳ nhiều tiền

Một trong những siêu máy tính bất thường nhất được sử dụng bởi quân đội Hoa Kỳ được gọi là 'Clor Condor', do Không quân Hoa Kỳ tạo ra vào năm 2010. Các kỹ sư đã kết nối 1.760 máy chơi game Sony PlayStation 3 với nhau để tạo ra lõi siêu máy tính. Nó có khả năng 500 TFlops, và được sử dụng cho các nhiệm vụ như nhận dạng mẫu, xử lý hình ảnh vệ tinh, và tiến hành nghiên cứu trí tuệ nhân tạo.

Và còn vô số các ứng dụng mà con người có thể sử dụng siêu máy tính vào để tiết kiệm kinh tế, thời gian, vân vân...

Liệu máy tính lượng tử sẽ lên ngôi?

Các siêu máy tính hiện nay chạy rất nhanh, mọi tiến bộ của công nghiệp máy tính phụ thuộc vào số lượng bán dẫn được đưa vào các vi xử lý. Bằng các tiến bộ kỹ thuật-khoa học, các bóng bán dẫn ngày càng nhỏ hơn, nhỏ hơn nữa, để số lượng bán dẫn đưa vào vi xử lý là nhiều nhất có thể. Khi mà kích thước ngày càng nhỏ lại, nhiều nhà khoa học dư đoán giai đoạn tiếp theo sẽ là máy tính lượng tử.

Máy tính lượng tử là gì?

Thay vì sử dụng các bán dẫn để xử lý, các nhà khoa học hy vọng sẽ tận dụng được trạng thái của các hạt hạ nguyên tử để thay thế transitor. Các hạt hạ nguyên tử tuân thủ các quy luật vật lý lạ lùng - phần lớn trong số đó, các nhà nghiên cứu chỉ khám phá ra trong thời gian gần đây. Bằng cách thử nghiệm các kỹ thuật khác nhau để kiểm soát các trạng thái của các hạt hạ nguyên tử, các nhà khoa học hy vọng sẽ thay thế trạng thái 1 và 0 của một bóng bán dẫn cổ điển với trạng thái tương đương 1 hoặc 0 của các hạt lượng tử này.

Thực tế, các hạt có thể có rất nhiều trạng thái, vì vậy điều này cho phép máy tính có thể xử lý nhiều hơn, không chỉ đơn thuần là 0 và 1.

Hiện tại chưa có bất kì một siêu máy tính lượng tử nào thực sự ổn định để hoạt động. IBM cung cấp truy cập trực tuyến vào hệ thống 20 bit lượng tử để các nhà nghiên cứu sử dụng. Các nhà nghiên cứu thường sử dụng máy tính lượng tử để tính toán và phân tích cụ thể cái mà chúng thích hợp, ví dụ như mô phỏng hóa học.

Các hệ thống máy tính lượng tử lớn hiện nay có thể có hy vọng cạnh tranh với các siêu máy tính truyền thống ngày nay vẫn còn quá không ổn định. Ví dụ, vào tháng 11 năm 2017, IBM thông báo đã xây dựng một máy tính lượng tử 50 qubit. Tuy nhiên, nó chỉ có thể chứa lượng tử của nó trong 90 micro giây. Rõ ràng máy tính lượng tử hứa hẹn sẽ phát triển mạnh trong tương lai, hiện tại thì nó vẫn cần thêm rất nhiều nghiên cứu để trở nên thực sự hữu ích.

Tuy nhiên, đây vẫn sẽ được chờ đợi là một giai đoạn mới trong công cuộc tìm kiếm các siêu máy tính. Những siêu máy tính mạnh hơn và mạnh hơn sẽ tiếp tục được phát triển để phục vụ nhu cầu không bao giờ dừng lại của con người. Theo anh em, siêu máy tính sẽ tiếp tục được phát triển tới mức nào, và liệu trong tương lai gần thì quốc gia nào sẽ sở hữu siêu máy tính mạnh nhất thế giới?

Tham khảo: makeuseof