ابر رایانه

فناوری ابر رایانه چیست؟

فن آوری ابررایانه شامل ابررایانه ها، سریع ترین کامپیوترهای جهان است. ابررایانه ها از اتصالات، سیستم های I/O، حافظه و هسته های پردازنده تشکیل شده اند.

برخلاف کامپیوترهای سنتی، ابرکامپیوترها از بیش از یک واحد پردازش مرکزی (CPU) استفاده می کنند. این CPU ها در گره های محاسباتی گروه بندی می شوند که شامل یک پردازنده یا گروهی از پردازنده ها – چند پردازش متقارن (SMP) – و یک بلوک حافظه است. در مقیاس، یک ابر رایانه می تواند ده ها هزار گره داشته باشد. با قابلیت های ارتباطی به هم، این گره ها می توانند در حل یک مشکل خاص با یکدیگر همکاری کنند. گره ها همچنین از اتصالات برای برقراری ارتباط با سیستم های I/O مانند ذخیره سازی داده ها و شبکه استفاده می کنند.

نکته قابل توجه این است که به دلیل مصرف برق ابررایانه های مدرن، مراکز داده به سیستم های خنک کننده و امکانات مناسب برای نگهداری آن نیاز دارند.

ابر رایانه برای چه مواردی استفاده می شود؟

با سرطان مبارزه کنید

الگوریتم‌های یادگیری ماشینی به محققان پزشکی کمک می‌کند تا دید جامعی از جمعیت سرطان ایالات متحده در سطح جزییات جزیی داشته باشند.

تسریع تحقیقات سرطان

مواد نسل بعدی را شناسایی کنید

یادگیری عمیق می تواند به دانشمندان در شناسایی مواد برای باتری های بهتر، مصالح ساختمانی انعطاف پذیرتر و نیمه هادی های کارآمدتر کمک کند.

شناسایی مواد نسل بعدی

الگوهای بیماری را درک کنید

با استفاده از ترکیبی از تکنیک‌های هوش مصنوعی (AI)، محققان الگوهایی را در عملکرد، همکاری و تکامل پروتئین‌های انسانی و سیستم‌های سلولی شناسایی خواهند کرد.

مبارزه با کووید-19 با ابر رایانه ها

ابر رایانه و هوش مصنوعی

از آنجایی که ابررایانه ها اغلب برای اجرای برنامه های هوش مصنوعی استفاده می شوند، ابررایانه مترادف با هوش مصنوعی شده است. این استفاده منظم به این دلیل است که برنامه های هوش مصنوعی به محاسبات با کارایی بالا نیاز دارند که ابررایانه ها ارائه می دهند. به عبارت دیگر، ابررایانه‌ها می‌توانند انواع بارهای کاری که معمولاً برای برنامه‌های هوش مصنوعی مورد نیاز است را کنترل کنند.

به عنوان مثال، IBM ابررایانه‌های Summit و Sierra را با در نظر گرفتن حجم کاری داده‌های بزرگ و هوش مصنوعی ساخت. آنها به مدل‌سازی ابرنواخترها، پیشگامی مواد جدید و کشف سرطان، ژنتیک و محیط‌زیست با استفاده از فناوری‌های موجود برای همه مشاغل کمک می‌کنند.

← مرکز محاسبات سریع شبیه‌سازان امیرکبیر  →

اینجا کلیک کنید!

سرعت ابر رایانه چقدر است؟

ابر محاسبات در عملیات ممیز شناور در ثانیه (FLOPS) اندازه گیری می شود. پتافلاپ اندازه گیری سرعت پردازش یک کامپیوتر برابر با هزار تریلیون فلاپ است. و یک سیستم کامپیوتری 1 پتافلاپ می تواند یک کوادریلیون (1015) فلاپ انجام دهد. از منظری متفاوت، ابررایانه ها می توانند یک میلیون برابر بیشتر از سریع ترین لپ تاپ ها قدرت پردازش داشته باشند.

سریعترین ابر رایانه چیست؟

طبق فهرست TOP500 (لینک خارج از ibm.com قرار دارد)، سریع‌ترین ابررایانه جهان Fugaku ژاپن با سرعت 442 پتافلاپ تا ژوئن 2021 است. ابررایانه‌های IBM، Summit و Sierra، رتبه‌های دوم و سوم را به خود اختصاص داده‌اند و در به ترتیب 148.8 و 94.6 پتافلاپس. سامیت در آزمایشگاه ملی Oak Ridge، یک مرکز وزارت انرژی ایالات متحده در تنسی واقع شده است. سیرا در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور در کالیفرنیا واقع شده است.

انتظار می‌رود که IBM در اواخر سال 2021، ابررایانه‌ای با قابلیت محاسبات مقیاس بزرگ (Aurora) را راه‌اندازی کند. محاسبات Exascale، ابررایانه‌ای بالاتر از (1018) عملیات ممیز شناور در ثانیه است. این سرعت برابر با یک کوئینتیلیون فلاپ یا 1000 پتافلاپ است.

برای در نظر گرفتن سرعت های امروزی، زمانی که Cray-1 در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در سال 1976 نصب شد، سرعتی در حدود 160 مگافلاپ داشت. یک مگافلاپ می تواند یک میلیون (106) فلاپ انجام دهد.

ابر رایانه در مقابل…

اصطلاح ابر محاسبات گاهی اوقات به صورت مترادف برای انواع دیگر محاسبات استفاده می شود. اما در موارد دیگر، مترادف ها می توانند گیج کننده باشند. برای روشن شدن برخی شباهت ها و تفاوت های بین انواع محاسبات، در اینجا چند مقایسه رایج وجود دارد.

ابر رایانه در مقابل HPC

در حالی که ابررایانه معمولاً به فرآیند محاسبات پیچیده و بزرگ مورد استفاده توسط ابر رایانه ها اشاره دارد، محاسبات با کارایی بالا (HPC) استفاده از ابر رایانه های متعدد برای پردازش محاسبات پیچیده و بزرگ است. هر دو اصطلاح اغلب به جای هم استفاده می شوند.

ابر رایانه در مقابل محاسبات موازی

ابرکامپیوترها را گاهی کامپیوترهای موازی می نامند زیرا ابررایانه ها می توانند از پردازش موازی استفاده کنند. پردازش موازی زمانی است که چندین CPU روی حل یک محاسبه واحد در یک زمان معین کار می کنند. با این حال، سناریوهای HPC از موازی سازی نیز استفاده می کنند، بدون اینکه لزوماً از ابر رایانه استفاده کنند.

استثنای دیگر این است که ابررایانه ها می توانند از سیستم های پردازنده دیگری مانند پردازنده های برداری، پردازنده های اسکالر یا پردازنده های چند رشته ای استفاده کنند.

محاسبات کوانتومی یک مدل محاسباتی است که از قوانین مکانیک کوانتومی برای پردازش داده ها استفاده می کند و محاسبات را بر اساس احتمالات انجام می دهد. هدف آن حل مشکلات پیچیده ای است که قوی ترین ابررایانه های جهان قادر به حل آن نیستند و هرگز حل نمی کنند.

تاریخچه ابر رایانه

ابر رایانه از چه زمانی شروع شد؟

از زمانی که ماشین Colossus در پارک بلچلی در دهه 1940 به بهره برداری رسید، ابررایانه طی سالیان متمادی تکامل یافت. کلوسوس اولین اف بود