С приставкой «супер»: мощные собратья персональных компьютеров

«Шкафы» с электроникой
Определение понятия «суперкомпьютер» всегда было предметом споров и обсуждений. Суперкомпьютеры намного превосходят большинство привычных образцов компьютерной техники по своим техническим параметрам и скорости вычислений. Но то, что десять лет назад можно было назвать суперкомпьютером, сегодня под это определение уже не подпадает. Производительность первых суперкомпьютеров начала 70‑х годов была сравнима с производительностью современных персональных компьютеров на базе традиционных процессоров Pentium. По сегодняшним меркам ни те ни другие к суперкомпьютерам не относятся.Суперкомпьютерами принято называть компьютеры с огромной вычислительной мощностью. Они позволяют производить множество сложных расчетов в короткий промежуток времени. Человеку потребовалось бы сто тысяч лет, чтобы с калькулятором выполнить все те операции, которые такие компьютеры могут сделать всего за секунду.
Важно отметить, что суперкомпьютерами называют компьютеры не только с максимальной производительностью, но и с максимальным объемом оперативной и дисковой памяти. При этом их рассматривают в совокупности со специализированным программным обеспечением, с помощью которого этим монстром можно эффективно пользоваться.
Для достижения такой производительности в них работают свыше 50 000 процессоров. Именно это делает суперкомпьютеры такими мощными – их процессоры способны работать вместе и суммировать их возможности.
Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой несколько серверных компьютеров, соединенных друг с другом. В реальности эта система выглядит, как множество стоек («шкафов») с электроникой, которые образуют целые коридоры. Создать подобную вычислительную систему – все равно что построить целый завод со своими системами охлаждения и бесперебойного питания.
У любой мощности есть своя цена – компьютеры нагреваются в процессе работы. Одна из основных проблем разработчиков суперкомпьютеров связана с поиском использования машин без сбоев или ущерба для планеты. Зеленые решения и энергоэффективность давно стали основой каждого подобного проекта.
Триллионы и квадриллионы операций в секунду
Для суперкомпьютеров неприменима мера быстродействия обычных компьютерных систем. Это связано с тем, что задачи, под которые создаются суперкомпьютеры, требуют совершенно иных вычислений. Производительность суперкомпьютеров измеряется в такой единице, как флопс – она показывает, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная система.Самые первые суперкомпьютеры имели производительность порядка 1000 флопс. В 60‑х годах появились компьютеры с производительностью в миллион флопсов.
Сам термин «суперкомпьютер» вошел в общеупотребительный лексикон только в 70‑е годы благодаря распространению компьютерных систем Сеймура Крэя. Он разрабатывал вычислительные машины для правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США. Суперкомпьютер Cray-1, созданный американским инженером в 1974 году, имел производительность 180 миллионов операций в секунду. В те годы приобрело популярность следующее определение «суперкомпьютера» – «любой компьютер, который создал Сеймур Крэй». При этом сам Крэй никогда не называл свои детища суперкомпьютерами.
На сегодняшний день суперкомпьютеры создаются традиционными игроками компьютерного рынка, такими, как Intel, IBM, NEC, и другими. Но и компания Cray по‑прежнему занимает достойное место в ряду производителей суперкомпьютерной техники.
В середине 90‑х годов вычислительная мощность суперкомпьютеров вычислялась уже триллионами флопс. Следующий рубеж в квадриллион флопс (или один петафлопс) был взят уже в новом столетии.
Сделано в Китае
Суперкомпьютеры тесно связаны с прогрессом науки, промышленными инновациями и экономической конкурентоспособностью. По этой причине государства увеличивают инвестиции в данную сферу.Китай уже несколько лет продолжает удерживать пальму лидерства в рейтинге самых мощных суперкомпьютеров мира. На долю Китая приходится самое большое количество суперкомпьютеров. Кроме того, самый производительный суперкомпьютер в мире Sunway TaihuLight также полностью китайского производства. Это первая вычислительная система, преодолевшая рубеж производительности в 100 петафлопс. В дополнение к своей высокой скорости он гораздо энергоэффективнее предшественников и потребляет только один ватт электроэнергии для выполнения 6 миллиардов расчетов.
Долгое времени пальму первенства в производстве суперкомпьютеров удерживали США (именно там появились одни из первых суперкомпьютеров), которые сегодня занимают только второе место. Европа в значительной степени отстает в суперкомпьютерной гонке от Китая и США.
Россия на этом фоне выглядит еще более сдержанно. Самый мощный на сегодняшний день отечественный суперкомпьютер «Ломоносов-2» был установлен в МГУ им. М. В. Ломоносова четыре года назад. Его пиковая производительность составляет 6,5 петафлопс. Каждый день на нем выполняется около 700 сложных вычислительных задач в приоритетных направлениях науки и технологии, при этом разработчики отмечают, что он требует энергии как небольшой город.
Предсказывать погоду и имитировать работу сердца
Суперкомпьютеры используются для работы, требующей интенсивных вычислений. Именно в этом их отличие от обычных компьютеров с высокой общей производительностью, но которые решают такие типовые задачи, как обслуживание больших баз данных или одновременная работа со множеством пользователей.Изначально суперкомпьютеры использовались для оборонных задач – с их помощью производили расчеты по ядерному и термоядерному оружию. Со временем мощнейшие компьютеры стали использоваться в самом широком спектре научных областей – от точнейшей томографии человеческого мозга и предсказания землетрясений до выявления паттернов в музыке и языковых конструкциях. Фактически у них нет спецификации: использовать их можно в любой сфере, где требуются скорость, точность и единовременная обработка огромного количества данных.
Основное применение вычислительных систем – это моделирование физических явлений и процессов. Сейчас суперкомпьютеры позволяют выявлять движение воздушных масс в атмосфере и океанических течений, определять состояние крупных водоемов, предсказывать климатические изменения, реконструировать вулканические извержения и даже имитировать работу сердца.
Используют суперкомпьютеры и в метеорологии – с их помощью становится возможным прогнозировать погоду, учитывая большое количество различных данных, которые ранее невозможно было обработать одновременно и при этом в короткий срок. Например, новые суперкомпьютеры могут с высокой точностью предсказать, будет ли в определенный момент туман в аэропорту. Кроме того, суперкомпьютер позволяет с высокой точностью прогнозировать потенциальные наводнения, цунами, землетрясения и другие природные явления. Для расчета стихийных бедствий нужно не только обработать гигантский объем данных, но и сделать это достаточно быстро, что под силу лишь суперкомпьютерам.
Сегодня без суперкомпьютеров не обойтись и в сейсморазведке полезных ископаемых. Сравнивая расчетные данные, они определяют геометрию нефтяных или газовых залежей. Для нефтегазовой промышленности это очень важно: таким образом происходит разведка месторождений, оценка объемов газа и нефти, а также уровня трудности их добычи.
В сфере здравоохранения с помощью суперкомпьютеров удается разрабатывать новые эффективные методы лечения и находить причины многих заболеваний. Они позволяют создавать трехмерные модели различных систем организма человека, практически не отличающиеся по показателям от живого организма. Анализируя огромный массив данных, компьютеры изучают человечество, его заболевания, различные тенденции в изменении тех или иных показателей.
Работать как человеческий мозг
Со временем вчерашние суперкомпьютеры становятся сегодняшними просто компьютерами. За последние несколько лет технологии шагнули вперед, и гаджеты, помещающиеся в кармане, можно сравнивать с компьютерами, которые когда‑то не поместились бы в квартире. Сегодня топовая техника начала 90‑х по производительности эквивалентна последним моделям iPhone. Скоро мы достигнем следующего рубежа: ученые уже работают над созданием экзафлопсных суперкомпьютеров с производительностью более тысячи петафлопс, или миллиард миллиардов операций в секунду!Суперкомпьютеры становятся все быстрее, и ученые надеются, что в перспективе удастся добиться цифрового отображения работы человеческого мозга. Правда, судя по всему, это задача не ближайшего будущего: исследователи провели эксперимент и загрузили в суперкомпьютер самую подробную модель участка головного мозга, которая охватывает всего один его процент, и промоделировали на компьютере всего одну секунду работы человеческого органа. На все расчеты суперкомпьютеру потребовалось сорок минут машинного времени. Таким образом, сегодняшние суперкомпьютеры пока далеки от работы на скоростях, сравнимых с мозгом человека.
Тем не менее предполагается, что полная имитация мозга станет возможной к 2030 году, когда появятся зеттафлопсовые компьютеры, способные производить секстиллион (1021) операций в секунду. По мнению специалистов, точные модели человеческого мозга существенно облегчат диагностику, лечение и понимание человеческих мыслей и эмоций и даже, возможно, помогут нам решить вопрос о смысле жизни.
Отправить на Email
-
13.02.2021 04:00:04 Подготовил Евгений ГЕРАСИМОВИнформационный обмен по стандартам
190
Новый технологический портал Системного оператора унифицирует информационный обмен с субъектами электроэнергетики на основе стандартов CIM.
Информационные технологии
26.01.2021 03:43:40 Материал подготовила Елена ВОСКАНЯНИскусственный интеллект в производстве: время технологий настало544
Во многих отраслях пандемия стала испытанием для искусственного интеллекта — алгоритмы просто перестали работать в отсутствие достоверных исторических данных.
Инновации, Информационные технологии, Цифровизация, Автоматизация в энергетике, Роботизация
17.12.2020 18:06:26 Славяна РУМЯНЦЕВАСовместная работа. В направлении цифровой трансформации405
Цифровая трансформация ТЭКа играет важную роль в повышении эффективности функционирования всей экономики. Особое внимание уделяется электроэнергетике как одной из самых сложных отраслей ТЭКа. Важная задача — не только внедрение собственно технологий, но и создание центров компетенций, которые позволят обеспечить цифровизацию ТЭКа соответствующими кадрами.
Автоматизация в энергетике, Информационные технологии, Цифровая трансформация
16.12.2020 18:04:29 Алена БЕХМЕТЬЕВАТехнологии Индустрии 4.0: цифровая активность повышается436
Пандемия коронавируса заставила человечество по-новому взглянуть на перспективы развития цифровых решений. С одной стороны, открыв новые возможности, с другой — сократив поле возможностей для некоторых технологий. Вместе с тем, технологии Индустрии 4.0 занимают центральное место в глобальной повестке развития цифровой экономики. В первую очередь, речь идет о технологиях, связанных с цифровым производством. Хотя Россия пытается идти в н...
Цифровая трансформация, Цифровизация, Информационные технологии, Коронавирус
-
07.03.2018 02:17:44 Ольга МАРИНИЧЕВАПокровителей фальсификата выдавливают с рынка
2561
Сегодня ответственность за выпуск фальсифицированной электротехнической продукции относительно невелика, поясняет Сергей Гвоздев-Карелин, исполнительный директор ассоциации «Честная позиция». «Предоставление недостоверных технических характеристик относится к числу административных правонарушений и карается штрафом от 100 тысяч рублей, который накладывается на юридическое лицо. Штраф в 100‑300 тыс. рублей (типичный размер взыскания) – н...
Кабельно-проводниковая продукция
07.03.2018 08:31:21 Владимир НЕСТЕРОВШкольников обучили правилам первой помощи1272
Специалисты филиала МРСК Северо-Запада «Архэнерго» продолжают активную образовательную работу в школах региона.
Электроэнергетика
07.03.2018 08:25:02 Владимир НЕСТЕРОВМасштабы присоединения к сетям нарастают1451
В 2017 г. филиал МРСК Северо-Запада «Комиэнерго» выполнил работы по присоединению к электрическим сетям 3933 потребителей.
Электрические сети
07.03.2018 01:37:01 Людмила МАКСИМОВАПавел Ливинский: опытный топ-менеджер для «Россетей»9989
В сентябре прошлого года руководителем холдинга «Россети» был назначен Павел Ливинский. Возглавив крупнейшую энергетическую компанию страны, он стал одной из ключевых персон в российской энергетике.
Электроэнергетика
07.03.2018 02:24:41 Иван СМОЛЬЯНИНОВСоздается ремонтный центр1580
Выполнение задач 2018 г. по выработке электроэнергии, а также обеспечение безопасности, надежности и устойчивой работы энергоблоков стало ключевой темой выездного совещания главных инженеров АЭС России, которое прошло на Калининской АЭС.
Генерация, АЭС, Электроэнергетика
-
12.05.2018 05:55:14Цифровизация: от концепции – к практическим решениям
25757
Круглый стол «Цифровые технологии в управлении энергетическими системами», организованный «Энергетикой и промышленностью России» в рамках Российского международного энергетического форума, мы стремились сориентировать на предельно конкретные вопросы. В начале мероприятия модератор – главный редактор «ЭПР» Валерий Пресняков отметил, что участникам предоставляется возможность рассказать о своих практических решениях, так или иначе нацелен...
Инновации
12.06.2018 19:59:26 Славяна РУМЯНЦЕВАЦифровизация энергетики: от «интеллектуальных» турбин до «умных» сетей24405
Никогда прежде мир не был так тесно связан и настолько «оцифрован», как сегодня. Дигитализация уже превратилась в неотъемлемую часть настоящего.
Цифровизация, Smart Grid, Инновации, Турбины
19.06.2018 13:52:08 Павел ШАЦКИЙ, первый заместитель генерального директора ООО «Газпром энергохолдинг»ДПМ-2: драйвер роста или обуза для потребителей?21664
Философский вопрос о первичности «курицы или яйца» в случае с перспективами российской энергетики звучит так: стимулировать ли инвестиции в энергетику с целью технологического прорыва в целом ряде секторов экономики или сдерживать тарифы, чтобы дать фору для развития несырьевым секторам?
Электроэнергетика, Инвестиции
21.10.2018 06:54:56К обновлению с КОММодом: роли и декорации очередной модернизации14461
ДПМ-2, ДПМ-штрих и, наконец, новое, пока неизвестное широкой отраслевой публике понятие – КОММод, обозначают одну программу, цели и суть которой заключаются в модернизации генерирующих мощностей отечественной энергетики. Все просто и сложно одновременно, поскольку профессиональное сообщество разделилось на тех, кто ждет от грядущей программы прорывных результатов, и на тех, кто осторожно заявляет о назревших рисках.
Модернизация в энергетике
28.06.2018 19:04:06 Зуев А. Г., Главный инженер по технической поддержке ИБППреимущество модульной архитектуры при выборе источника бесперебойного питания (ИБП)11960
Одно из требований, стоящих перед современными ИБП, наряду с качеством электрических параметров оборудования – его надежность и экономические показатели. Попытаемся разобраться с особенностью применения разных типов ИБП, отличающихся архитектурой построения.