Danh sách 10 siêu máy tính nhanh nhất thế giới 2023

Danh sách Top 10 siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới hiện nay vừa được công bố, trong đó có 5 siêu máy tính đặt tại Mỹ, hai tại Trung Quốc, và ba cái còn lại nằm ở Nhật Bản, Phần Lan và Italy. Danh sách này dựa trên Bảng xếp hạng siêu máy tính Top500.

Dự án Top500 về siêu máy tính công bố kết quả hai lần trong năm. Thông qua trang web hoặc tại Hội nghị Siêu máy tính quốc tế và Hội nghị Siêu máy tính ACM/IEEE, thường diễn ra vào cuối tháng 5 hoặc đầu tháng 6, cùng với một lần nữa vào tháng 11.

Dự án này do những chuyên gia hàng đầu như Jack Dongarra từ Đại học Tennessee. Knoxville, Erich Strohmaier và Horst Simon từ Trung tâm Nghiên cứu Máy tính Khoa học và Năng lượng ở Mỹ. Hans Meuer từ Đại học Mannheim… thực hiện và đã tồn tại hàng năm kể từ năm 1993.

Siêu máy tính là gì ?

Siêu máy tính, còn được gọi là máy tính hiệu suất cao (HPC), là một loại máy tính với khả năng tính toán vượt trội, đáng kể hơn so với máy tính thông thường. Chúng thường được sử dụng tại các trường đại học, phòng thí nghiệm và các tổ chức quan trọng khác trên khắp thế giới.

Siêu máy tính đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực khoa học tính toán và được sử dụng cho một loạt các nhiệm vụ tính toán phức tạp trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các ứng dụng bao gồm nghiên cứu về cơ học lượng tử, dự báo thời tiết, nghiên cứu về khí hậu, phân tích dầu khí, mô phỏng các cấu trúc và tính chất của các hợp chất hóa học, đại phân tử sinh học, polyme, tinh thể, cũng như mô phỏng các hiện tượng vật lý phức tạp như nguồn gốc của vũ trụ, động học của máy bay và tàu vũ trụ, sự phát nổ của vũ khí hạt nhân và nghiên cứu về mật mã và bảo mật thông tin.

Suốt lịch sử của chúng, siêu máy tính đã chứng tỏ vai trò quan trọng của họ trong việc nghiên cứu và phân tích các vấn đề phức tạp.

Tốc độ của siêu máy tính được đo bằng gì ?

Tốc độ của siêu máy tính được đo bằng đơn vị đo lường gọi là FLOPS (Floating-Point Operations Per Second – Số phép tính điểm phẩy động mỗi giây), thay vì dùng đơn vị đo lường MIPS (Million Instructions Per Second – Triệu lệnh trên giây). Vào năm 2015, một số siêu máy tính đã đạt được tốc độ lên tới 10 triệu tỷ FLOPS, được gọi là petaFLOPS. Để hình dung, một petaFLOPS tương đương với 10^15 (10 triệu tỷ) phép tính mỗi giây.

Hầu hết các siêu máy tính hiện nay sử dụng hệ điều hành dựa trên Linux. Các tốc độ của các siêu máy tính trong danh sách thường được tính bằng petaFLOPS để đo lường sự mạnh mẽ và khả năng tính toán của chúng.

10 siêu máy tính trên thế giới

1. Frontier, Hoa Kỳ

Frontier, xuất hiện vào năm 2022, là kết quả của sự hợp tác giữa tập đoàn công nghệ thông tin đa quốc gia của Mỹ, Hewlett Packard Enterprise, và công ty con Cray. Đây là một trong những siêu máy tính exascale đầu tiên trên thế giới. Có khả năng thực hiện ít nhất 10^18 phép tính mỗi giây.

Với tổng cộng 8.730.112 lõi tính toán, Frontier đã đạt được hiệu suất 1.1 EFLOPS (exaflops). Trong các bài kiểm tra sử dụng benchmark Linpack. Nó được xây dựng dựa trên kiến trúc HPE Cray EX235a mới nhất và sử dụng sự kết hợp của CPU thế hệ thứ ba với 64 lõi hoạt động ở tốc độ 2GHz và GPU MI250X của AMD.

Frontier cũng được công nhận là siêu máy tính hiệu suất năng lượng hàng đầu trên thế giới. Với chỉ số hiệu suất năng lượng đạt 52,23 gigaflop/watt. Mỗi trong số 74 tủ tính toán của nó có trọng lượng khoảng 3,63 tấn, và tổng kinh phí xây dựng toàn bộ hệ thống này lên đến 600 triệu USD.

2. Fugaku, Nhật Bản

Tốc độ: 442,010 petaflop, hiệu suất đỉnh 537,212 petaflop.

Fugaku, được xây dựng bởi Fujitsu. Đã được triển khai tại Trung tâm Khoa học Máy tính RIKEN (R-CCS) ở Kobe, Nhật Bản. Với việc nâng cấp phần cứng, hệ thống này đã thiết lập một kỷ lục thế giới mới, đạt hiệu suất 442 petaflop trên bài kiểm tra HPL. Vượt xa gấp ba lần hệ thống xếp thứ hai trong danh sách.

Satoshi Matsuoka, Giám đốc của RIKEN, cho biết. “Cuối cùng, chúng ta đã có thể tận dụng toàn bộ sức mạnh của máy tính thay vì chỉ sử dụng một phần nhỏ của nó.”

Kể từ cuộc thi tháng 6, nhóm của ông đã tiến hành tinh chỉnh mã nguồn để đạt hiệu suất tối ưu. Matsuoka cũng thêm, “Tôi không nghĩ chúng ta có thể cải thiện thêm nhiều hơn nữa.”

3. LUMI, Phần Lan

LUMI (Large Unified Modern Infrastructure) là một siêu máy tính. Được xây dựng bởi HPE vào năm 2022 và được đặt tại Phần Lan. Nó hiện là siêu máy tính nhanh nhất ở Châu Âu. Với tổng cộng 1.110.144 lõi và đạt tốc độ 151,9 PFLOPS.

LUMI sử dụng cùng một bộ xử lý với siêu máy tính Frontier. Và có xếp hạng hiệu suất năng lượng là 51,63 gigaflops/watt, làm cho nó trở thành siêu máy tính hiệu suất năng lượng thứ hai trên thế giới.

4. Leonardo (Italy)

Siêu máy tính Leonardo sử dụng chip Xeon Platinum 8358 32C của Intel. Cùng chip xử lý A100 và HDR100 từ Nvidia đạt sức mạnh tính toán 238,7 petaflop. Siêu máy tính đặt tại thành phố Bologna, hoạt động từ tháng 11/2022. Chi phí xây dựng siêu máy tính của Italy là 240 triệu USD. Intel và Nvidia đảm nhiệm phần mềm vận hành cỗ máy.

5. Summit, Hoa Kỳ

Tốc độ: 148,600 petaflop, hiệu suất đỉnh 200,795 petaflop.

Summit, có trụ sở tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) ở Tennessee. Là một siêu máy tính do IBM xây dựng và là hệ thống nhanh nhất ở Hoa Kỳ. Nó đã ra mắt vào năm 2018 và có hiệu suất đạt 148,8 petaflop. Summit được trang bị 2.282.544 lõi CPU IBM Power9 và 2.090.880 lõi GPU Nvidia Volta GV100, với tổng cộng 4.356 node. Mỗi node bao gồm hai CPU Power9 với 22 lõi và 6 GPU NVIDIA Tesla V100.

Gần đây, hai nhóm làm việc trên hệ thống Summit đã đoạt giải thưởng danh giá Gordon Bell Award. Về thành tích xuất sắc trong lĩnh vực máy tính hiệu suất cao. Giải thưởng này thường được gọi là “Giải Nobel trong lĩnh vực siêu máy tính.”

6. Sierra, Hoa Kỳ

Tốc độ: 94,640 petaflop, hiệu suất đỉnh 125,712 petaflop.

Một hệ thống tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) ở California. Sierra có chỉ số HPL là 94,6 petaflop. Với mỗi 4320 node lại được trang bị 2 CPU Power9 và 4 GPU NVIDIA Tesla V100. Nó có kiến ​​trúc tương tự như kiến ​​trúc của Summit.

Sierra cũng đã lọt vào vị trí thứ 15 trong danh sách Green500 về các siêu máy tính tiết kiệm năng lượng nhất thế giới.

7. Sunway TaihuLight, Trung Quốc

Tốc độ: 93,015 petaflop, hiệu suất đỉnh 125,436 petaflop.

Sunway TaihuLight, trước đây đã đứng đầu danh sách trong hai năm liền (2016 và 2017). Hiện đã giảm thứ hạng và đặt tại vị trí thứ tư trong danh sách siêu máy tính mạnh nhất thế giới. Hệ thống này đã được triển khai tại Trung tâm Siêu máy tính Quốc gia của Trung Quốc, nằm ở thành phố Vô Tích.

Sunway TaihuLight được xây dựng bởi Trung tâm Nghiên cứu Quốc gia về Công nghệ và Kỹ thuật Máy tính Song song của Trung Quốc (NRCPC). Và đã đạt được hiệu suất 93 petaflop trong bài kiểm tra benchmark HPL. Đặc điểm nổi bật của hệ thống này là việc sử dụng bộ xử lý độc quyền Sunway SW26010. Tuy nhiên, sau thời kỳ đứng đầu, Sunway TaihuLight đã giảm thứ hạng và không còn giữ vị trí đầu bảng.

8. Perlmutter, Hoa Kỳ

Tốc độ: 64,6 Pflop/s, hiệu suất đỉnh 89,795 petaflop.

Đây là siêu máy tính mới duy nhất trong danh sách top 10 lần này. Perlmutter dựa trên nền tảng HPE Cray Shasta, sử dụng cả node EPYC của AMD EPYC và 1536 node A100 được tăng tốc của Nvidia.

9. Selene, Hoa Kỳ

Tốc độ: 63,460 petaflop, hiệu suất đỉnh 79,215 petaflop.

Được lắp đặt tại NVIDIA Corp, Selene đã nhảy lên vị trí thứ năm từ vị trí thứ bảy trong bảng xếp hạng tháng 6. Sau lần nâng cấp gần đây, Selene đã đạt được 63,4 petaflop trên HPL. Gần gấp đôi số điểm trước đó là 27,6 petaflop.

10. Tianhe-2A (Trung Quốc)

Tianhe-2A là một siêu máy tính được phát triển bởi một nhóm gồm 1.300 nhà khoa học và kỹ sư Trung Quốc. Trong các năm 2013, 2014 và 2015, Tianhe-2A từng đứng đầu danh sách siêu máy tính mạnh nhất thế giới. Hệ thống này được đặt tại Trung tâm Siêu máy tính quốc gia NUDT, nằm ở thành phố Quảng Châu.

Sự mạnh mẽ và khả năng tính toán của các siêu máy tính này thật sự ấn tượng. Công việc mà con người có thể mất vài năm hoặc thậm chí hàng tuần để thực hiện. Siêu máy tính có thể thực hiện trong vài giây. Trong tương lai, có thể sẽ xuất hiện những siêu máy tính mạnh hơn và hiệu quả hơn, có thể vượt qua Frontier.

Theo thời gian, siêu máy tính dự kiến sẽ trở nên nhỏ gọn hơn và trở thành một phần của cuộc sống cá nhân. Giống như máy tính cá nhân mà chúng ta sử dụng hiện nay. Điều này có thể mở ra nhiều cơ hội mới trong việc mở rộng kiến thức và tạo ra các ngành công nghiệp mới. Đồng thời giúp con người vươn lên tầm cao mới.