ما أسرع اجهزة كمبيوتر في العالم عام 2022 ؟

بالنسبة لمعظمنا ، ربما يبدو الكمبيوتر سريعًا بما يكفي إذا كان بإمكانه تشغيل مقاطع فيديو 8K أو أحدث إصدار من Far Cry في 60 إطارًا في الثانية دون إبطاء. ومع ذلك ، هناك العديد من المهام المعقدة التي تتطلب مليارات من العمليات الحسابية في الثانية - وهو أمر لا يمكن أن يقوم به جهاز سطح المكتب المزود بمعالج i9.

هذا هو المكان الذي تصبح فيه أجهزة الكمبيوتر العملاقة في متناول اليد. إنها توفر مستوى عالٍ من الأداء يسمح للحكومات والمنظمات بحل المشكلات التي لن تكون ممكنة مع أجهزة الكمبيوتر التقليدية.

تم تصميم أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم مع وضع أعباء عمل الذكاء الاصطناعي (AI) في الاعتبار. بالإضافة إلى التنبؤ بالطقس وأبحاث المناخ والمحاكاة الفيزيائية واستكشاف النفط والغاز ، تساعد أجهزة الكمبيوتر العملاقة العلماء على اكتشاف مواد بناء أكثر مرونة ودراسة بروتينات البشر والأنظمة الخلوية بأقصى مستوى من التفاصيل.

عادة ، يتم قياس أداء الكمبيوتر العملاق في عمليات الفاصلة العائمة في الثانية (FLOPS). في مجال الحسابات العلمية ، تعد FLOPS رقمًا أكثر دقة من قياس التعليمات في الثانية.

هل تعلم أن أول كمبيوتر عملاق - ليفرمور أتوميك ريسيرش كمبيوتر - تم بناؤه لصالح مركز البحث والتطوير التابع للبحرية الأمريكية في عام 1960.

وتالياً قائمة مفصلة بأسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم:

13. كمبيوتر سيكويا Sequoia

السرعة: 17.1 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores: 1,572,864

المُصنِّع Vendor: IBM

المكان: مختبر لورانس ليفرمور الوطني ، الولايات المتحدة

Lawrence Livermore National Laboratory, United States

يستخدم هذا الكمبيوتر خوادم BlueGene / Q من IBM لتقديم أداء نظري يصل إلى 20 بيتافلوبس peta FLOPS، ويحتوي على أنوية أكثر بنسبة 123٪ وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 37٪ من الكمبيوتر السابق K.

وعلى الرغم من أنه يستخدم في الغالب لمحاكاة الأسلحة النووية ، إلا أنه متاح أيضًا للعديد من الأغراض العلمية مثل تغير المناخ وتحليل الجينوم البشري. وقد أثبت أيضًا قابليته الكبيرة للتوسع من خلال محاكاة ثلاثية الأبعاد للفيزيولوجيا الكهربية لقلب الإنسان.

12. كمبيوتر بانجيا الثالث PANGEA III

السرعة: 17.8 بيتافلوبس peta FLOPS

وحدات المعالجة Cores : 291024

المُصنِّع Vendor: IBM

الموقع: مركز البحث التقني والعلمي CSTJF في باو ، فرنسا

CSTJF technical and scientific research center in Pau, France

يعتمد Pangea III على بنية IBM عالية الأداء المحسّنة للذكاء الاصطناعي. عملت IBM و NVIDIA معًا لبناء اتصال NVLink الوحيد في الصناعة من وحدة المعالجة المركزية إلى وحدة معالجة الرسومات ، والذي يتيح نطاقًا تردديًا أسرع للذاكرة بأكثر من 5 مرات بين وحدة المعالجة المركزية IBM POWER9 ووحدات معالجة الرسومات NVIDIA Tesla V100 Tensor Core مقارنة بالأنظمة التقليدية التي تعتمدx86.

يحنوي هذا الكمبيوتر Pangea III على تطبيقات مختلفة ، لا سيما في ثلاثة مجالات مختلفة - الاستكشاف والتطوير ، التصوير الزلزالي ، ونماذج التطوير والإنتاج ، وتقييم الأصول.

11. كمبيوتر لاسين Lassen

السرعة: 18.2 بيتافلوبس peta FLOPS

وحدات المعالجة Cores: 288,288

المُصنِّع Vendor : IBM

المكان: مختبر لورانس ليفرمور الوطني ، الولايات المتحدة

Lawrence Livermore National Laboratory, United States

تم تخصيص Lassen للمحاكاة والتحليل. ويمكن تثبيته في المكان المطلوب باستخدام نفس العناصر ومكونات الكمبيوترات الفائقة مثل Sierra .

على الرغم من أن Sierra نظام كبير ، إلا أن حجم كمبيوتر Lassen مناسب ، وللمقارنة فإن حجمه بالضبط 1/6 من حجم كمبيوتر Sierra . يوجد نظام Lassen في 40 رفًا ، بينما تحتوي Sierra على 240 رفًا.

تساعد معالجات IBM Power9 و 253 تيرابايت من الذاكرة الرئيسية Lassen على تحقيق أداء متميز يبلغ 23 بيتافلوبس.

10.كمبيوتر سوبرماك – ن ج . SuperMUC-NG

السرعة: 19.4 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores: 305,856

المُصنِّع Vendor: Lenovo

المكان: مركز لايبنيز للحوسبة الفائقة ، ألمانيا

Leibniz Supercomputing Centre, Germany

يحتوي SuperMUC-NG على 6400 عقدة حوسبة Lenovo ThinkSystem SD650 توجه بالمياه المبردة مع أكثر من 700 تيرابايت من الذاكرة الرئيسية و 70 بيتابايت من مساحة التخزين على القرص.

تحتوي أنظمة التصور القوية powerful visualization systems في هذا الكمبيوتر على جدار كهربائي كبير مجسم بدقة 4K وبيئة الواقع الافتراضي الاصطناعي من 5 جوانب من CAVE.

يتم استخدام خوادم أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العديد من المجالات ، بما في ذلك تحليل الجينوم ، وديناميات السوائل ، وديناميكا اللونية الكمومية quantum chromodynamics ، وعلوم الحياة ، والطب ، والفيزياء الفلكية.

9. كمبيوتر AI Bridging Cloud Infrastructure

السرعة: 19.8 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores : 391,680

المُصنِّع Vendor: Fujitsu

المكان: المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة ، اليابان

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan

يحتوي هذا الكمبيوتر أول بنية تحتية مفتوحة للذكاء الاصطناعي واسعة النطاق في العالم التي توفر 32.577 بيتافلوبس من ذروة الأداء، كما يحتوي على إجمالي 1,088 عقدة ، كل منها يحتوي على 2 معالجات Intel Xenon Gold Scalable ، و 4 NVIDIA Tesla V100 GPU ، و 2 InfiniBand EDR HCAs ، و 1 NVMe SSD.

تقول شركة Fujitsu Limited أن هذا الكمبيوتر العملاق يمكنه تحقيق 20 ضعفًا من الكثافة الحرارية لمراكز البيانات التقليدية ، وقدرة تبريد تبلغ 70 كيلو وات على الرف باستخدام الماء الساخن وتبريد الهواء.

8.كمبيوتر Trinity

السرعة: 21.2 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores : 979,072

المُصنِّع Vendor : Cray

الموقع: مختبر لوس ألاموس الوطني ، الولايات المتحدة

Los Alamos National Laboratory, United States

تم بناء Trinity لتوفير قدرة حسابية غير عادية لمؤسسة الأمن النووي NNSA، ويهدف إلى تحسين الدقة المتناهية هندسياً وفيزيائياً في ترميز محاكاة simulation code الأسلحة النووية ، مع ضمان أن يكون المخزون النووي آمنًا وفعالاً اثناء ذلك .

تم تطوير الكمبيوتر العملاق على مرحلتين: المرحلة الأولى تضمنت معالج Intel Xeon Haswell ، وتضمنت المرحلة الثانية زيادة كبيرة في الأداء باستخدام معالج Intel Xeon Phi Knights Landing التي يمكنها تقديم أداء ذروة إجمالي يزيد عن 41 بيتافلوبس.

7.كمبيوتر بيز ديانت Piz Daint

السرعة: 21.2 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores: 387,872

المُصنِّع Vendor: Cray

المكان: المركز الوطني السويسري للحوسبة الفائقة ، سويسرا

Swiss National Supercomputing Centre, Switzerland

اطلق على هذا الكمبيوتر العملاق اسم Piz Daint احد جبال الألب السويسرية ، ويعمل بمعالج Intel Xeon E5-26xx و NVIDIA Tesla P100.

يستخدم Piz Daint وضع المخزن المؤقت المتتابع burst buffer mode’ الخاص بـ DataWarp لزيادة النطاق الترددي الفعال من وإلى أجهزة التخزين، ويؤدي ذلك إلى تسريع معدلات إدخال / إخراج البيانات ، مما يسهل تحليل ملايين الملفات الصغيرة غير المهيكلة.

بالإضافة إلى مهامه اليومية ، يمكنه التعامل مع تحليل البيانات لبعض المشاريع الأكثر كثافة في البيانات في العالم ، مثل البيانات التي تم جمعها من التجارب في مصادم الهادرونات الكبير.

6.كمبيوتر فرونتيرا Frontera

السرعة: 23.5 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores : 448,448

المُصنِّع Vendor: Dell EMC

المكان: مركز تكساس المتقدم للحوسبة ، الولايات المتحدة

Texas Advanced Computing Center, United States

يقدم هذا الكمبيوتر إمكانيات جديدة في الهندسة والبحث من خلال توفير موارد حسابية شاملة تسهل على العلماء معالجة العديد من التحديات المعقدة عبر مجموعة واسعة من المجالات.

يتميز Frontera بنظامين فرعيين للحوسبة: الأول يركز على أداء الدقة المزدوجة بينما يركز الثاني على حوسبة ذاكرة التدفق أحادية الدقة. كما أن لديه واجهات سحابية وعقد تطبيقات متعددة لاستضافة الخوادم الافتراضية.

5. كمبيوتر Tianhe-2A

السرعة: 61.4 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores: 4,981,760

المُصنِّع Vendor: NUDT

الموقع: المركز الوطني للحوسبة الفائقة في قوانغتشو ، الصين

National Supercomputing Center in Guangzhou, China

مع أكثر من 16000 عقدة كمبيوتر ، يمثل Tianhe-2A أكبر تثبيت في العالم لمعالجات Intel Ivy Bridge و Xeon Phi. بينما تحتوي كل عقدة على 88 جيجا بايت من الذاكرة ، فإن إجمالي الذاكرة (وحدة المعالجة المركزية + المعالج المساعد) هو 1,375 تيبي بايت.

أنفقت الصين 2.4 مليار يوان (390 مليون دولار أمريكي) على بناء هذا الكمبيوتر العملاق، ويتم استخدامه الآن في الغالب في المحاكاة والتحليل وتطبيقات الأمان الحكومية.

4. كمبيوتر صنواي تايهو لايت Sunway TaihuLight

السرعة: 93 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores: 10,649,600

المُصنِّع Vendor : NRCPC

الموقع: المركز الوطني للحوسبة الفائقة في Wuxi ، الصين

National Supercomputing Center in Wuxi, China

تأتي قوة الحوسبة في هذا الكمبيوتر من وحدة المعالجة المركزية SW26010 متعددة النوى المحلية والتي تتضمن عناصر معالجة الحوسبة وعناصر معالجة الإدارة، حيث يوفر عنصر واحد من SW26010 أداء اعلى بأكثر من 3 تيرا فلوبس وذلك بفضل 260 عنصر معالجة (مدمج في وحدة معالجة مركزية واحدة)، ويحتوي كل عنصر من عناصر المعالجة الحاسوبية على ذاكرة خاصة

(scratchpad memory ) تعمل كذاكرة تخزين مؤقت يتحكم فيها المستخدم ، مما يقلل بشكل كبير من اختناق الذاكرة في معظم التطبيقات.

بالإضافة إلى علوم الحياة والبحوث الصيدلانية ، تم استخدام TaihuLight لمحاكاة الكون بـ 10 تريليون جسيم رقمي. ومع ذلك ، تحاول الصين تحقيق الكثير: فقد حددت البلاد بالفعل هدفها لتكون رائدة في مجال الذكاء الاصطناعي بحلول عام 2030.

3. كمبيوتر سييرا Sierra

السرعة: 94.6 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores : 1,572,480

المُصنِّع Vendor : IBM

المكان: مختبر لورانس ليفرمور الوطني ، الولايات المتحدة

Lawrence Livermore National Laboratory, United States

تقدم سييرا ما يصل إلى 6 أضعاف الأداء المستدام و 7 أضعاف أداء العمل بالمقارنة مع الكمبيوتر سيكويا، حيث يجمع هذا الكمبيوتر مابين نوعين من رقائق المعالجات: معالجات Power 9 من IBM ووحدات معالجة الرسومات Volta من NVIDIA.

صُمم سييرا خصيصًا لتقييم أداء أنظمة الأسلحة النووية، ويتم استخدامه للتطبيقات التنبؤية في الإشراف على المخزونات ، البرنامج الأمريكي لاختبار الموثوقية وصيانة الأسلحة النووية دون أي تجارب نووية.

2. كمبيوتر القمة Summit

السرعة: 148.6 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores : 2,414,592

المُصنِّع Vendor : IBM

الموقع: مختبر أوك ريدج الوطني ، الولايات المتحدة

Oak Ridge National Laboratory, United States

يمكن لهذا الكمبيوتر أن يقدم 200 بيتافلوبس في الذروة، وهذا يعادل 200 كوادريليون عملية فاصلة عائمة في الثانية.

كما أنه ثالث أكثر الحواسيب العملاقة كفاءة في استخدام الطاقة في العالم ، بكفاءة طاقة مسجلة تبلغ 14.66 جيجا فلوبس لكل واط.

يستخدم خذا الكمبيوتر أكثر من 4600 خادم ، والتي تعادل مساحتها مساحة ملعبين لكرة السلة ، وتضم أكثر من 9200 معالج IBM Power9 وأكثر من 27600 وحدة معالجة رسومات NVIDIA Tesla V100. ويتصل هذا النظام بـ 185 ميلاً من كبلات الألياف الضوئية ، ويستهلك طاقة كافية لتشغيل 8100 منزل.

في عام 2018 ، أصبح Summit أول كمبيوتر عملاق يكسر حاجز exascale barrier أثناء تحليل البيانات الجينية ، وقد حقق ذروة إنتاجية قدرها 1.88 exaops ، أي ما يقرب من 2 مليار عملية حسابية في الثانية.

1.كمبيوتر فوجاكو Fugaku

السرعة: 442 بيتافلوبس petaFLOPS

وحدات المعالجة Cores : 7,630,848

المُصنِّع Vendor: Fujitsu

المكان: مركز RIKEN للعلوم الحسابية ، اليابان

RIKEN Center for Computational Science, Japan

مع ذروة الأداء النظري لـ 537 بيتافلوبس ، يعتبر فوجاكو Fugaku أسرع كمبيوتر عملاق في العالم. وهو أيضًا أول كمبيوتر فائق أعلى مرتبة يتم تشغيله بواسطة معالجات ARM.

وفقًا لمعيار HPCG ، يتجاوز أداء Fugaku الأداء المشترك لأربعة أجهزة كمبيوتر عملاقة في العالم.

إنه إنجاز عظيم للحكومة اليابانية ، لكن تصميم مثل هذا النظام القوي لم يكن بثمن بخس. منذ عام 2014 ، أنفقت الحكومة حوالي مليار دولار على البحث والتطوير في المشروع ، وعمليات الاستحواذ ، وتطوير التطبيقات.

يعمل Fugaku على نظامي تشغيل جنبًا إلى جنب: Linux و "نظام تشغيل خفيف الوزن متعدد وحدات المعالجة" يسمى IHK / McKernel. يتعامل Linux مع الخدمات المتوافقة مع واجهة نظام التشغيل المحمولة (POSIX) ، بينما يدير McKernel عمليات محاكاة عالية الأداء.

إنه مصمم لمعالجة المشكلات الاجتماعية والعلمية ذات الأولوية العالية ، مثل التنبؤ بالطقس ، وتطوير الطاقة النظيفة ، واكتشاف الأدوية ، والطب الشخصي ، واستكشاف قوانين ميكانيكا الكم.

- أسئلة متكررة حول الموضوع :

- ما البرامج التي تعمل بها أجهزة الكمبيوتر العملاقة؟

تستخدم جميع أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحديثة تقريبًا نظام التشغيل Linux. السبب الرئيسي لذلك هو طبيعة المصادر المفتوحة لنظام Linux.

نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر العملاقة مصممة لأغراض محددة ، فإنها تتطلب نظام تشغيل مخصصًا محسنًا لتلك المتطلبات المحددة. وقد اتضح أن تطوير أنظمة التشغيل الملائمة والمحافظة عليها وصيانتها عملية مكلفة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً.

لينكس ، من ناحية أخرى ، مجاني وموثوق وسهل التخصيص. يمكن للمطورين تكوين أو إنشاء إصدارات منفصلة من Linux لكل من أجهزة الكمبيوتر العملاقة.

- من يستخدم الحاسوب العملاق؟

تستخدم أجهزة الكمبيوتر العملاقة في الغالب من قبل العلماء والباحثين للقيام بمهام حسابية مكثفة في مختلف المجالات ، بما في ذلك :

• بحوث الديناميكا الهوائية والتنبؤ بالطقس

• اختبار قوة التشفير

• محاكاة الديناميكيات الجزيئية

• التمويل وأبحاث السوق

• محاكاة ثلاثية الأبعاد للتجارب النووية

• إكتشاف عقار

• أبحاث الفضاء

- أي دولة لديها أكثر أجهزة الكمبيوتر العملاقة؟

اعتبارًا من عام 2021 ، تمتلك الصين 188 من بين 500 جهاز كمبيوتر فائق الأداء في العالم. تمتلك الولايات المتحدة 122 حاسوباً عملاقًا واليابان 34 حاسوبًا فائقًا. معًا ، تستحوذ الدولتان الأوليان على نسبة 62٪ من أقوى آلات الحوسبة العملاقة في العالم.

- ما مستقبل الحواسيب العملاقة؟

وفقًا لتقرير Technavio ، سينمو سوق الحواسيب العملاقة العالمي بمقدار 12.5 مليار دولار بين عامي 2021 و 2025 ، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 20٪ خلال فترة التوقعات.

يعد الاستخدام المتزايد للذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي والتكنولوجيا السحابية السبب الرئيسي وراء هذا النمو. قد تؤدي الحاجة إلى نماذج متطورة للغاية للتعامل مع قضايا الفيزياء والكيمياء والبيئة المعقدة إلى زيادة تسريع النمو.

بشكل عام ، مع تزايد التطبيقات المعقدة في المستقبل القريب ، سيزداد الطلب على أجهزة الكمبيوتر العملاقة نتيجة لذلك. من المتوقع أن تكون الجهات الحكومية هي المستخدمين النهائيين الأكثر إدرارًا للإيرادات.