Siêu máy tính hoạt động dựa trên cùng nguyên lý như máy tính thông thường, nhưng có hiệu suất cao hơn nhiều. Khác với máy tính để bàn hoặc laptop, chúng xử lý tệp dữ liệu khổng lồ và tiến hành tính toán ở tốc độ khó tin. Chúng là những máy tính nhanh nhất thế giới, đòi hỏi cơ sở hạ tầng lớn để hoạt động, bao gồm hệ thống làm mát tiên tiến, theo Live Science.
Về mặt cấu tạo, siêu máy tính gồm nhiều thành phần hơn máy tính để bàn. Laptop có thể có một bộ xử lý trung tâm (CPU) và một bộ xử lý đồ họa (GPU) nhưng siêu máy tính có tới hàng nghìn CPU và GPU. Hiệu suất của chúng được đo bằng số phép tính điểm động trong một giây (FLOPS). Siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay có công suất một exaFLOP, bằng một triệu tỷ FLOPS. Những cỗ máy như vậy thường được gọi là siêu máy tính exascale. Sau đây là 7 siêu máy tính mạnh nhất thế giới đang hoạt động, dựa trên trang xếp hạng mới nhất trên trang TOP500.
1. Frontier
Siêu máy tính Frontier. Ảnh: Bộ Năng lượng Mỹ
Frontier đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge - Tennessee, Mỹ, lần đầu hoạt động: tháng 8/2022. Máy có công suất: 1.194 petaFLOPS (1,2 exaFLOP, mỗi eflops tương đương một tỷ tỷ phép tính dấu phẩy động mỗi giây).
Đứng đầu danh sách hiện nay là Frontier chế tạo bởi công ty siêu máy tính HPE Cray, trở thành máy tính exascale đầu tiên trên thế giới khi bắt đầu hoạt động vào năm 2022. Ban đầu, các nhà khoa học lên kế hoạch sử dụng Frontier cho nghiên cứu ung thư, phát hiện thuốc, phản ứng nhiệt hạch, vật liệu mới, thiết kế động cơ siêu hiệu quả và lập mô hình vụ nổ sao, theo IEEE Spectrum.
Trong những năm tới, giới khoa học sẽ sử dụng Frontier để thiết kế công nghệ giao thông và y khoa mới. Evan Schneider, trợ lý giáo sư vật lý thiên văn vi tính ở Đại học Pittsburgh, chia sẻ ông muốn chạy mô phỏng quá trình dải Ngân Hà tiến hóa theo thời gian.
2. Aurora
Đặt tại thòng thí nghiệm quốc gia Argonne - Illinois, Mỹ, Aurora có công suất: 585 petaFLOPS (0,59 exaFLOPS). Lần đầu hoạt động: Tháng 6/2023.
Một trong những siêu máy tính ít tuổi nhất trong danh sách có thể trở nên mạnh nhất trong tương lai. Đặt ở Cơ sở máy tính hàng đầu Argonne (ALCF), Aurora trở thành siêu máy tính exascale thứ hai được chế tạo. Đại diện của ALCF cho biết nó có tiềm năng đạt công suất tính toán 2 exaFLOPS, gấp đôi so với Frontier.
Là kết quả hợp tác giữa Intel và HPE, Aurora tích hợp công cụ và phân tích khoa học, thực hiện lập mô hình, mô phỏng và chạy trí tuệ nhân tạo (AI). Sức mạnh của Aurora cho phép nó tạo ra mô hình chính xác ở nhiều lĩnh vực, bao gồm dự đoán khí hậu, khoa học vật liệu, lưu trữ năng lượng và phản ứng nhiệt hạch. Đặc biệt, phản ứng nhiệt hạch là trọng tâm đối với Aurora.
3. Eagle
Microsoft Azure đang sở hữu siêu máy tính Eagle. Máy có công suất: 561 petaFLOPS (0,56 exaFLOPS), lần đầu hoạt động: Tháng 8/2023.
Siêu máy tính Eagle của Microsoft không nằm trong phòng thí nghiệm mà dựa vào công nghệ đám mây, và bất cứ ai cũng có thể tiếp cận nó thông qua nền tảng đám mây Microsoft Azure. Đây là một mạng lưới hệ thống phân phối với công suất chung đủ để trở thành siêu máy tính nhanh thứ ba trên thế giới.
4. Fugaku
Siêu máy tính Fugaku. Ảnh: Japan Times
Trung tâm khoa học máy tính Riken - Kobe, Nhật Bản sở hữu siêu máy tính Fugaku. Máy có công suất: 442 petaFLOPS (0.44 exaFLOPS), lần đầu hoạt động: Tháng 6/2020.
Từng là siêu máy tính mạnh nhất thế giới từ tháng 6/2020 đến tháng 6/2022, Fugaku là một trong những hệ thống nằm ở top 5 của danh sách lâu nhất. Tên gọi của nó đặt theo núi Phú Sỹ, một núi lửa còn hoạt động ở cách Tokyo 100 km, và thay thế siêu máy tính Summit khi dẫn đầu danh sách TOP500 lần đầu tiên.
Các nhà khoa học sử dụng Fugaku cho một số vấn đề nghiên cứu chủ chốt. Trong đại dịch Covid-19, giới nghiên cứu sử dụng khả năng tính toán của nó để xác nhận khẩu trang làm bằng sợi không dệt ngăn chặn giọt bắn trong không khí hiệu quả hơn. Hiện nay, Fugaku đang huấn luyện mô hình ngôn ngữ giống ChatGPT.
5. Lumi
Lumi đang đặt tại Trung tâm CSC - Kajaani, Phần Lan. Có hiệu suất: 380 petaFLOPS (0,38 exaFLOPS), Lumi lần đầu hoạt động: Tháng 6/2021.
Nằm ở Phần Lan, Lumi là siêu máy tính mạnh nhất châu Âu và nhanh thứ 5 trên thế giới. Nó sử dụng 100% thủy điện, theo Liên minh châu Âu (EU) và nhiệt thải từ cỗ máy được sử dụng để làm ấm những tòa nhà gần đó. Siêu máy tính này bắt đầu chạy thí điểm cách đây 3 năm và hoạt động đầy đủ từ tháng 2/2023.
Thiết kế để các nhà khoa học trên khắp châu Âu có thể sử dụng cho nghiên cứu cộng tác, Lumi được tối ưu hóa cho công việc sử dụng AI. Lumi cũng là đối tác cho các máy tính lượng tử như hai hệ thống QAL 9000 và Helmi đều ở Phần Lan.
6. Leonardo
Máy tính này đặt tại Trung tâm dữ liệu CINECA - Bologna, Italy. Công suất: 239 petaFLOPS (0,23 exaFLOPS) Leonardo lần đầu hoạt động: Tháng 11/2022.
Là một hệ thống khác nằm trong chương trình siêu máy tính EuroHPC của EU, Leonardo bao gồm 3 module kết hợp để tạo ra cỗ máy nhanh thứ hai của châu Âu. Tổ chức quản lý cỗ máy, CINECA, là liên minh các trường đại học, trung tâm nghiên cứu và cơ quan chính phủ Italy. Siêu máy tính này tiến vào giai đoạn tiền sản xuất trong tháng 5/2023 và đi vào sản xuất trong tháng 8 cùng năm.
7. Summit
Siêu máy tính Summit. Ảnh: IBM
Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge - Tennessee, Mỹ đang sở hữu siêu máy tính Summit. Máy có công suất: 149 petaFLOPS (0,15 exaFLOPS),lần đầu hoạt động: Tháng 6/2018.
Được phát triển để sử dụng tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, Summit mạnh gấp 8 lần so với siêu máy tính trước đó của viện là Titan và từng là siêu máy tính mạnh nhất thế giới trong hai năm trước khi bị thay thế bởi Fugaku. Ngoài lập mô hình khoa học, Summit được tối ưu hóa cho hoạt động liên quan tới AI bao gồm học máy và học sâu ở nhiều lĩnh vực như y tế và phát hiện vật liệu.
Siêu máy tính này đóng vai trò chủ chốt trong nghiên cứu suốt nhiều năm. Ví dụ, cỗ máy được dùng để rà soát hàng triệu loại thuốc trong đại dịch Covid-19 nhằm xác định loại thuốc có thể ngăn chặn virus xâm nhập hoặc nhân lên trong tế bào con người. Nó cũng được sử dụng để lập mô hình nhiễu loạn.
An Khang (Theo Live Science)
