بهترین سوپر کامپیوتر
سوپرکامپیوتر یا ابرکامپیوتر (Supercomputer) کامپیوتری است که در زمان فعالیت خود، از نظر ظرفیت محاسباتی در دنیا پیشرو و کم‌نظیر است. این سیستم‌ها با استفاده از تعداد زیادی پردازنده و حافظه رم، قادر به پردازش محاسبات بسیار پیچیده و حجیم هستند و معمولاً در پژوهشگاه‌ها، دانشگاه‌ها و شرکت‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. سوپرکامپیوترها اغلب به صورت مجموعه‌ای از سرورهای قدرتمند و متصل به هم طراحی می‌شوند تا پردازش‌های سنگین علمی، مهندسی و صنعتی را انجام دهند.
تاریخ مختصر صنعتی ابر کامپیوترها
اولین کامپیوتر پیشرفته که پایه تولید سوپرکامپیوترها شد، IBM Stretch بود که در دهه ۱۹۵۰ معرفی شد. این سیستم با دو برابر کردن سرعت پردازش، IBM را به عنوان شرکتی پیشگام در حوزه کامپیوتر معرفی کرد.
ویژگی‌های مهم Stretch:
- پردازنده‌های ۶۴ بیتی با فرکانس ۳۶۰ کیلوهرتز
- اولین استفاده از حافظه موازی
- توانایی پردازش داده‌های علمی و مهندسی با سرعت بالا
اولین سوپر رایانه واقعی
اولین سوپرکامپیوتر واقعی دهه ۱۹۶۰، CDC 6600 بود که توسط شرکت Control Data Corporation طراحی شد و در سال ۱۹۶۴ معرفی شد. ویژگی‌ها:
- ابعاد: ۳.۶ × ۳.۳ × ۲.۵ متر
- وزن: بیش از ۵ تن
- توان پردازش: ۳۰٬۰۰۰ عملیات در ثانیه
- پردازنده ۶۴ بیتی با سرعت ۱ مگاهرتز و حافظه RAM ۱۲۸ کیلوبایت
- استفاده در پروژه‌های مهم مانند ماهواره‌های Apollo
CDC 6600 سنگ‌بنای تاریخ سوپرکامپیوترها و نقطه عطفی در پردازش محاسبات علمی بود.
سخت‌افزار سوپر کامپیوترها
سخت‌افزار سوپرکامپیوترها برای پردازش داده‌های بزرگ و پیچیده طراحی شده است و شامل موارد زیر است:
- پردازنده‌های قدرتمند و چند هسته‌ای برای افزایش سرعت پردازش
- حافظه RAM بزرگ و پرسرعت برای پردازش سریع داده‌ها بدون نیاز به دیسک
- سیستم‌های موازی برای پردازش همزمان داده‌ها
- شبکه‌های پرسرعت و پیچیده برای ارتباط بین پردازنده‌ها
- سیستم‌های خنک‌کننده پیشرفته برای کاهش دمای قطعات
این طراحی‌ها باعث می‌شوند سوپرکامپیوترها بتوانند محاسبات سنگین علمی، شبیه‌سازی‌های مهندسی و پردازش داده‌های بزرگ را با سرعت بالا انجام دهند.
نرم‌افزار سوپر کامپیوترها
نرم‌افزارهای سوپرکامپیوتر برای پردازش علمی و پژوهشی طراحی شده‌اند و شامل موارد زیر هستند:
سیستم عامل
- سیستم عامل‌های مخصوص لینوکس برای پشتیبانی از پردازش‌های موازی و مدیریت داده‌های بزرگ
کتابخانه‌های عددی
- برای محاسبات علمی و ریاضیاتی با قابلیت پردازش موازی
نرم‌افزارهای پردازش موازی
- ابزارهایی مانند MPI (Message Passing Interface)، OpenMP و CUDA برای توزیع پردازش بین پردازنده‌ها
برنامه‌های کاربردی
- شبیه‌سازی‌های علمی: مدل‌سازی پدیده‌های فیزیکی، مهندسی، شیمی و بیولوژی
- پردازش تصویر و ویدئو: تصاویر فضایی، زمین‌شناسی، پزشکی و ویدئوهای با رزولوشن بالا
- تحلیل داده‌های بزرگ: استخراج اطلاعات از داده‌های حجیم و پیچیده
- تحلیل و پیش‌بینی آب و هوا: پردازش موازی برای مدل‌سازی جوی و پیش‌بینی دقیق
تکنولوژی‌های نوآورانه در ابر رایانه ها
برخی از فناوری‌های کلیدی که اولین بار در سوپرکامپیوترها معرفی شدند:
- پردازش برداری (Vector Processing)
- خنک‌کننده‌های مایع
- دسترسی ناهم‌شکل به حافظه (NUMA)
- سیستم‌های RAID
- فایل‌سیستم‌های موازی
1- El Capitan (آمریکا)
سوپر کامپیوتر El Capitan یکی از پیشرفته‌ترین سوپرکامپیوترهای جهان است که در آمریکا توسعه یافته و به عنوان قدرتمندترین ابرکامپیوتر دنیا در سال ۲۰۲۵ شناخته می‌شود. این سیستم در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (Lawrence Livermore National Laboratory) مستقر است و عمدتاً برای انجام شبیه‌سازی‌های علمی، مهندسی و هسته‌ای با دقت بالا طراحی شده است.
El Capitan دارای توان عملیاتی فوق‌العاده ۱.۷۴۲ اگزافلاپس است و از معماری HPE Cray EX255a بهره می‌برد. پردازنده‌های آن AMD Instinct MI300A هستند که با طراحی چند هسته‌ای و پردازش موازی، امکان انجام میلیاردها عملیات در ثانیه را فراهم می‌کنند. این قابلیت‌ها El Capitan را برای شبیه‌سازی‌های پیچیده علمی و مدل‌سازی‌های هسته‌ای به ابزاری بی‌نظیر تبدیل کرده است.
یکی از ویژگی‌های متمایز El Capitan، استفاده از شبکه‌های داخلی بسیار سریع و حافظه‌های پرسرعت است که پردازش داده‌های بزرگ را بدون وقفه ممکن می‌کند. همچنین این سیستم از تکنولوژی‌های پیشرفته خنک‌کننده بهره می‌برد تا عملکرد پایدار و مطمئن حتی در طول پردازش‌های سنگین را تضمین کند.
کاربردهای El Capitan گسترده و حیاتی هستند؛ از شبیه‌سازی انرژی هسته‌ای و فیزیک ذرات گرفته تا تحلیل داده‌های عظیم در علوم محیطی و هواشناسی. با توانایی اجرای پردازش‌های موازی در مقیاس فوق‌العاده، این سوپرکامپیوتر به دانشمندان و مهندسان اجازه می‌دهد مدل‌های پیچیده‌ای بسازند که پیش‌تر ممکن نبود.
به طور کلی، El Capitan نمادی از قدرت پردازشی مدرن و پیشرفت فناوری سوپرکامپیوترها در آمریکا است و نقش حیاتی در تحقیقات علمی و توسعه فناوری‌های پیشرفته ایفا می‌کند.
مـــــزایــــا
- توان عملیاتی بالاتر: با ۱.۷۴۲ اگزافلاپس، El Capitan نسبت به Frontier (۱.۳۵۳ اگزافلاپس) و Aurora (۱.۰۱۲ اگزافلاپس) برتری محسوسی دارد. این مزیت باعث می‌شود محاسبات علمی و شبیه‌سازی‌های پیچیده را سریع‌تر انجام دهد.
- معماری مدرن و بهینه: استفاده از AMD Instinct MI300A و HPE Cray EX255a باعث پردازش موازی بهینه و کاهش تأخیر بین پردازنده‌ها می‌شود. بسیاری از رقبا هنوز از نسل قدیمی‌تر پردازنده‌ها یا شتاب‌دهنده‌ها استفاده می‌کنند.
- کاربردهای امنیت ملی و هسته‌ای: El Capitan برای مدل‌سازی هسته‌ای و پروژه‌های حساس امنیت ملی بهینه شده است، در حالی که برخی رقبا بیشتر روی هوش مصنوعی یا شبیه‌سازی اقلیمی تمرکز دارند.
- شبکه داخلی و حافظه سریع‌تر: طراحی شبکه و حافظه داخلی HBM3 در El Capitan سرعت تبادل داده‌ها را به حداکثر می‌رساند، در حالی که Fugaku و برخی سیستم‌های اروپایی هنوز محدودیت‌هایی در این بخش دارند.
- سیستم خنک‌کننده و پایداری عملکرد: سیستم خنک‌کننده پیشرفته امکان پردازش طولانی مدت با بیشترین توان عملیاتی را فراهم می‌کند، در حالی که برخی رقبا در پردازش سنگین ممکن است نیاز به کاهش سرعت داشته باشند.
معــایب
- دسترسی محدودتر برای محققان عمومی: به دلیل کاربردهای امنیت ملی و هسته‌ای، استفاده دانشگاهی و عمومی از El Capitan محدود است، در حالی که سیستم‌هایی مثل Fugaku و LUMI برای محققان بین‌المللی دسترس‌پذیرتر هستند.
- هزینه بسیار بالاتر: نسبت به برخی رقبای اروپایی یا آسیایی، ساخت و نگهداری El Capitan بسیار پرهزینه است و بهره‌برداری اقتصادی برای پروژه‌های عمومی محدودتر است.
- تمرکز تخصصی روی پروژه‌های هسته‌ای: اگرچه توانایی پردازش عمومی دارد، El Capitan برای برخی پروژه‌های تحقیقاتی عمومی (مثل AI تجاری یا شبیه‌سازی اقلیمی گسترده) بهینه‌ترین انتخاب نیست و سیستم‌هایی مانند Aurora یا LUMI ممکن است برای آن کاربردها مناسب‌تر باشند.
- پیچیدگی مدیریت و برنامه‌نویسی: برنامه‌ریزی و اجرای شبیه‌سازی‌ها روی این سیستم نیاز به تیم متخصص با تجربه در معماری HPE Cray و AMD MI300A دارد؛ برخی رقبا نرم‌افزارها و کتابخانه‌های توسعه یافته عمومی‌تری دارند.
2- Frontier (آمریکا)
سوپر کامپیوتر Frontier یکی از پیشرفته‌ترین سوپرکامپیوترهای دنیا است که در ایالات متحده و در آزمایشگاه ملی اوک ریج (Oak Ridge National Laboratory) مستقر است. این سیستم در سال ۲۰۲۲ به بهره‌برداری رسید و تاکنون به عنوان یکی از سریع‌ترین ابرکامپیوترهای جهان شناخته می‌شود. Frontier به منظور انجام شبیه‌سازی‌های علمی، مهندسی و هوش مصنوعی طراحی شده و تمرکز ویژه‌ای روی پردازش‌های موازی و داده‌های بزرگ دارد.
Frontier دارای توان عملیاتی ۱.۳۵۳ اگزافلاپس است و از معماری HPE Cray EX بهره می‌برد. پردازنده‌های اصلی آن AMD EPYC 3rd Gen و شتاب‌دهنده‌های AMD Instinct MI250X هستند. این ترکیب سخت‌افزاری، پردازش موازی بسیار قدرتمند و کاهش زمان اجرای محاسبات پیچیده را ممکن می‌سازد.
یکی از نقاط قوت Frontier، تمرکز روی هوش مصنوعی و محاسبات علمی ترکیبی است. این سیستم قادر است مدل‌سازی‌های پیچیده اقلیمی، شیمیایی و فیزیکی را با سرعت بالا انجام دهد و به پژوهشگران امکان می‌دهد تحلیل‌های دقیقی روی داده‌های حجیم انجام دهند.
همچنین Frontier از شبکه‌های داخلی پرسرعت، حافظه HBM و سیستم خنک‌کننده پیشرفته استفاده می‌کند تا عملکرد پایدار در طول پردازش‌های سنگین تضمین شود.
با وجود قدرت بالا، Frontier نسبت به El Capitan دارای توان عملیاتی کمتر است و برای برخی پروژه‌های امنیت ملی و هسته‌ای بهینه‌سازی نشده است. اما برای تحقیقات دانشگاهی، هوش مصنوعی و پروژه‌های صنعتی، یکی از قوی‌ترین گزینه‌ها محسوب می‌شود.
به طور خلاصه، Frontier نمادی از قدرت پردازشی پیشرفته در آمریکا است و نقش کلیدی در توسعه تحقیقات علمی و فناوری‌های نوین دارد.
مـــــزایــــا
- تمرکز روی هوش مصنوعی و محاسبات ترکیبی: Frontier بهینه شده برای اجرای مدل‌های AI بزرگ، یادگیری ماشین و پردازش داده‌های حجیم، در حالی که El Capitan بیشتر تمرکز روی شبیه‌سازی‌های هسته‌ای دارد.
- دسترسی گسترده‌تر برای پژوهشگران دانشگاهی و صنعتی: استفاده عمومی و تحقیقاتی از Frontier راحت‌تر است، در حالی که El Capitan محدودیت‌های امنیتی بیشتری دارد.
- پشتیبانی از پردازش موازی گسترده: با معماری HPE Cray EX و پردازنده‌های AMD EPYC / MI250X، Frontier توانایی اجرای محاسبات علمی و مهندسی پیچیده را با بهره‌وری بالا دارد.
- توسعه نرم‌افزار و کتابخانه‌های قابل دسترس‌تر: محیط نرم‌افزاری Frontier برای محققان و توسعه‌دهندگان عمومی‌تر و قابل برنامه‌ریزی‌تر است، در حالی که El Capitan نرم‌افزارهای اختصاصی و محدود دارد.
معــایب
- توان عملیاتی کمتر از El Capitan: با ۱.۳۵۳ اگزافلاپس نسبت به ۱.۷۴۲ اگزافلاپس El Capitan ضعیف‌تر است و محاسبات هسته‌ای و مدل‌سازی‌های فوق‌سنگین را کمی کندتر انجام می‌دهد.
- کاربرد محدود در امنیت ملی و هسته‌ای: Frontier برای پروژه‌های حساس هسته‌ای بهینه نیست، در حالی که El Capitan به طور خاص برای این کاربرد طراحی شده است.
- مصرف انرژی زیاد: با توجه به قدرت پردازشی بالا و تعداد زیاد پردازنده‌ها، مصرف انرژی Frontier بالا است، هرچند کمتر از El Capitan نیست.
- پایداری در پردازش‌های فوق‌فشرده طولانی: اگرچه Frontier بسیار قدرتمند است، در پردازش‌های طولانی و سنگین‌تر هسته‌ای، El Capitan با سیستم خنک‌کننده و معماری بهینه، عملکرد پایدارتر دارد.
3- Aurora (آمریکا)
سوپر کامپیوتر Aurora، ابر رایانه اگزاسکیل پیشرفته‌ای است که در آزمایشگاه ملی آرگون (Argonne National Laboratory) در ایالت ایلینوی آمریکا مستقر است. این سیستم در نوامبر ۲۰۲۳ به بهره‌برداری رسید و در ژوئن ۲۰۲۵ در فهرست TOP500 با توان عملیاتی ۱.۰۱۲ اگزافلاپس (Rmax) و ۱.۹۸ اگزافلاپس (Rpeak) در رتبه سوم جهان قرار دارد.
ویژگی‌های کلیدی Aurora:
- معماری: Aurora از ۱۰,۶۲۴ نود محاسباتی تشکیل شده است که هر نود شامل دو پردازنده Intel Xeon Max و شش واحد پردازش گرافیکی (GPU) Intel Max می‌باشد.
- حافظه و ذخیره‌سازی: این سیستم دارای حدود ۱۰ پتابایت حافظه و ۲۳۰ پتابایت فضای ذخیره‌سازی است.
- مصرف انرژی: Aurora با مصرف انرژی حدود ۳۸.۷ مگاوات، یکی از پرمصرف‌ترین سوپرکامپیوترهای جهان است.
- کاربردها: این سوپرکامپیوتر برای تحقیقات پیشرفته در زمینه‌هایی مانند طراحی هواپیما، کشف دارو، کیهان‌شناسی، انرژی هسته‌ای و توسعه مواد جدید برای باتری‌ها و سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شود.
- توسعه و همکاری: Aurora نتیجه همکاری وزارت انرژی ایالات متحده (DOE)، Intel و Hewlett Packard Enterprise (HPE) است.
مـــــزایــــا
- تمرکز بر هوش مصنوعی و دقت مختلط: Aurora با استفاده از پردازنده‌های Intel Xeon Max و واحدهای پردازش گرافیکی Intel Max، طراحی شده است تا در شبیه‌سازی‌های علمی و پردازش‌های مبتنی بر هوش مصنوعی با دقت مختلط عملکرد بهتری داشته باشد.
- توان عملیاتی بالا در دقت مختلط: Aurora در benchmarkهای HPL-MxP (قبلاً HPL-AI) با استفاده از تکنیک‌های هوش مصنوعی با دقت مختلط، عملکردی برجسته دارد.
- هزینه ساخت پایین‌تر: با هزینه تقریبی ۵۰۰ میلیون دلار، Aurora نسبت به برخی از رقبای خود مانند El Capitan که هزینه‌های بالاتری دارند، مقرون به صرفه‌تر است.
معــایب
عملکرد پایین‌تر در benchmarkهای استاندارد: Aurora در benchmarkهای سنتی مانند HPL (High-Performance Linpack) نسبت به El Capitan و Frontier عملکرد کمتری دارد.
عدم توان رقابت در مقیاس بزرگ: با توجه به طراحی و معماری، Aurora در مقیاس‌های بزرگ‌تر و پردازش‌های پیچیده‌تر نسبت به رقبای خود محدودیت‌هایی دارد.
وابستگی به فناوری‌های خاص: استفاده از پردازنده‌ها و واحدهای پردازش گرافیکی خاص ممکن است باعث وابستگی به تأمین‌کنندگان خاصی شود.
4- Fugaku (ژاپن)
سوپر کامپیوتر Fugaku یکی از پیشرفته‌ترین ابر کامپیوترهای جهان است که در ژاپن و در مؤسسه علوم رایانه‌ای RIKEN مستقر است. این سیستم در سال ۲۰۲۰ به بهره‌برداری رسید و به سرعت در فهرست TOP500 به رتبه نخست رسید. Fugaku با توان عملیاتی ۵۴۵ پتافلاپس در پردازش HPL و حدود ۱ اگزافلاپس در برخی شبیه‌سازی‌های مختلط، برای انجام محاسبات علمی پیچیده طراحی شده است.
معماری Fugaku بر اساس پردازنده‌های ARM A64FX است که توسط شرکت Fujitsu توسعه یافته‌اند. این پردازنده‌ها بهینه‌سازی‌های ویژه‌ای برای محاسبات علمی، یادگیری ماشین و شبیه‌سازی‌های عددی دارند. Fugaku از ۴۸۹,۵۸۴ پردازنده و حدود ۷۷۵,۰۰۰ هسته محاسباتی استفاده می‌کند و دارای شبکه داخلی بسیار سریع Tofu-D است که ارتباط بین نودها را با تأخیر کم و پهنای باند بالا ممکن می‌سازد.
Fugaku دارای حافظه ۱۶۵ پتابایتی و سیستم ذخیره‌سازی ۳۰ پتابایتی است که امکان پردازش داده‌های عظیم و شبیه‌سازی‌های چندمقیاسی را فراهم می‌کند. این سیستم برای کاربردهای متنوعی از جمله شبیه‌سازی اقلیمی، مدل‌سازی مولکولی، طراحی دارو، تحقیقات زیست‌پزشکی، تحلیل زلزله و پیش‌بینی بلایای طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
یکی از ویژگی‌های برجسته Fugaku، مصرف انرژی بهینه آن است؛ این سوپرکامپیوتر با طراحی ARM و شبکه داخلی کارآمد، عملکرد بالای پردازشی را در کنار مصرف انرژی کمتر نسبت به سیستم‌های رقیب ارائه می‌دهد.
Fugaku نماد قدرت محاسباتی ژاپن و فناوری پیشرفته در حوزه سوپرکامپیوترهاست و در کنار Frontier و El Capitan از جمله سیستم‌های اگزاسکیل جهان محسوب می‌شود. این سیستم نقش کلیدی در تحقیقات علمی، مهندسی و پیشرفت فناوری‌های نوین ایفا می‌کند و الگوی قابل توجهی برای نسل بعدی سوپرکامپیوترهاست.
مـــــزایــــا
- مصرف انرژی بهینه‌تر: معماری ARM A64FX و شبکه داخلی Tofu-D باعث شده Fugaku نسبت به El Capitan و Frontier انرژی کمتری مصرف کند، حتی با حجم محاسباتی نزدیک به اگزافلاپس.
- دسترسی گسترده تحقیقاتی و علمی: Fugaku برای دانشگاه‌ها، مراکز پژوهشی و صنایع ژاپن به راحتی در دسترس است، در حالی که El Capitan محدود به پروژه‌های امنیت ملی و هسته‌ای است.
- شبکه داخلی سریع و کم‌تاخیر: شبکه Tofu-D توانایی ارتباط فوق‌سریع بین نودها را فراهم می‌کند، به خصوص در شبیه‌سازی‌های چندمقیاسی و پردازش داده‌های توزیع‌شده، جایی که برخی رقبا ممکن است محدودیت داشته باشند.
- بهینه برای شبیه‌سازی‌های علمی و مهندسی عمومی: Fugaku برای تحلیل زلزله، شبیه‌سازی مولکولی، مدل‌سازی اقلیمی و طراحی دارو بهینه است و در این حوزه‌ها نسبت به Frontier و Aurora کاربردی‌تر و انعطاف‌پذیرتر عمل می‌کند.
معــایب
- توان عملیاتی خام کمتر در برخی benchmarkها: Fugaku در HPL با ۵۴۵ پتافلاپس نسبت به El Capitan (۱.۷۴۲ اگزافلاپس) و Frontier (۱.۳۵۳ اگزافلاپس) ضعیف‌تر است و در پردازش‌های فوق‌سنگین هسته‌ای و محاسبات اگزاسکیل نسبت به آنها محدودتر عمل می‌کند.
- تمرکز کمتر روی هوش مصنوعی: Fugaku بیشتر برای محاسبات علمی و مهندسی سنتی بهینه شده و در پردازش‌های AI و یادگیری ماشین پیشرفته نسبت به Aurora یا Frontier محدودیت دارد.
- هزینه ساخت بالا و محدودیت جغرافیایی: Fugaku هزینه بالایی دارد و دسترسی بین‌المللی به آن محدود است، در حالی که Frontier و Aurora در آمریکا پروژه‌های تحقیقاتی بین‌المللی بیشتری را پشتیبانی می‌کنند.
5- LUMI (فنلاند)
سوپر کامپیوتر LUMI (Large Unified Modern Infrastructure) یکی از پیشرفته‌ترین و سریع‌ترین سوپرکامپیوترهای جهان است که در شهر کاجانی (Kajaani) فنلاند قرار دارد. این ابرکامپیوتر با همکاری کشورهای فنلاند، بلژیک، جمهوری چک، دانمارک، استونی، ایسلند، هلند، نروژ، لهستان، سوئد و سوئیس در قالب کنسرسیوم LUMI و با حمایت EuroHPC ساخته شده است.
ویژگی‌های برجسته LUMI
عملکرد بالا: LUMI با استفاده از 362,496 هسته پردازشی و 10,240 واحد پردازش گرافیکی AMD Radeon Instinct MI250X، قادر به انجام 379.7 پتافلاپس در عملکرد Linpack (Rmax) و 531 پتافلاپس در عملکرد نظری (Rpeak) است.
معماری پیشرفته: این سیستم از معماری HPE Cray EX بهره می‌برد و شامل سه بخش اصلی است: LUMI-G (پردازش‌های GPU)، LUMI-C (پردازش‌های CPU) و LUMI-D (تحلیل داده‌ها).
مصرف انرژی بهینه: LUMI از انرژی هیدروالکتریک 100٪ استفاده می‌کند و با استفاده از سیستم‌های سرمایش طبیعی و بازیابی گرمای زائد، تا 20٪ از گرمای تولیدی را برای تأمین گرمایش منطقه‌ای استفاده می‌کند.
کاربردهای گسترده: این ابرکامپیوتر در پروژه‌های مختلفی مانند شبیه‌سازی‌های اقلیمی، تحقیقات زیستی، توسعه هوش مصنوعی و تحلیل داده‌های بزرگ استفاده می‌شود.
مـــــزایــــا
مصرف انرژی و پایداری محیطی بالا: LUMI با استفاده از انرژی ۱۰۰٪ هیدروالکتریک و سیستم سرمایش طبیعی، یکی از سبزترین سوپرکامپیوترهای جهان است. نسبت به Frontier و El Capitan که مصرف انرژی بالاتری دارند، LUMI بسیار بهینه‌تر عمل می‌کند.
معماری GPU محور پیشرفته: با ۱۰,۲۴۰ واحد GPU AMD MI250X و معماری HPE Cray EX، LUMI توان بالایی در پردازش‌های موازی و هوش مصنوعی دارد. این ویژگی باعث می‌شود در پردازش‌های AI و تحلیل داده‌های عظیم نسبت به Fugaku که بیشتر CPU محور است، عملکرد بهتری داشته باشد.
پشتیبانی اروپایی و دسترسی گسترده: LUMI با حمایت EuroHPC و مشارکت چندین کشور اروپایی در دسترس تحقیقات علمی بین‌المللی است، در حالی که برخی رقبای آمریکایی مانند Aurora یا El Capitan محدود به پروژه‌های ملی هستند.
کاربردهای متنوع علمی: مناسب برای شبیه‌سازی‌های اقلیمی، تحقیقات زیستی، مدل‌سازی مولکولی و پروژه‌های هوش مصنوعی، با تمرکز بر کاربردهای محیط‌زیست و علوم زمین، در حالی که Fugaku و Frontier بیشتر بر شبیه‌سازی مهندسی و انرژی تمرکز دارند.
معــایب
توان عملیاتی خام کمتر در پردازش سنتی: در benchmarkهای HPL، Fugaku و Frontier با توان عملیاتی بالاتر (نزدیک یا بیش از ۱ اگزافلاپس) سریع‌تر هستند و LUMI با حدود ۵۳۱ پتافلاپس Rpeak در پردازش‌های اگزاسکیل محدودتر است.
محدودیت در برخی پردازش‌های علمی سنگین: برای شبیه‌سازی‌های هسته‌ای یا پردازش‌های فوق‌سنگین، Fugaku یا El Capitan عملکرد بهتری دارند.
تمرکز کمتر روی فناوری‌های جدید CPU محور: LUMI بیشتر GPU محور است و در پردازش‌های CPU سنگین و محاسبات خطی نسبت به Aurora یا El Capitan محدودیت دارد.
6- JUPITER (آلمان)
سوپر کامپیوتر JUPITER که در مرکز ابررایانش یولیخ (Forschungszentrum Jülich) در آلمان مستقر است، نخستین سوپرکامپیوتر اگزااسکیل اروپا محسوب می‌شود. این سیستم که با همکاری EuroHPC JU و وزارت آموزش و تحقیقات آلمان ساخته شده، در سپتامبر ۲۰۲۵ به بهره‌برداری رسید و در فهرست TOP500 به رتبه چهارم جهان دست یافت.
ویژگی‌های برجسته JUPITER
- عملکرد بالا: JUPITER قادر به انجام ۷۹۳.۴ پتافلاپس در عملکرد پایدار و ۹۳۰ پتافلاپس در عملکرد نظری است.
- معماری پیشرفته: این سیستم از معماری BullSequana XH3000 بهره می‌برد و شامل ۲۴,۰۰۰ واحد پردازشگر گرافیکی NVIDIA GH200 Grace Hopper است که برای شبیه‌سازی‌های پیچیده و آموزش مدل‌های هوش مصنوعی طراحی شده‌اند.
- بهره‌وری انرژی بالا: JUPITER با مصرف متوسط ۱۵ مگاوات انرژی، یکی از کارآمدترین ابرکامپیوترهای جهان از نظر مصرف انرژی است. این سیستم از انرژی تجدیدپذیر استفاده می‌کند و گرمای تولیدی آن برای تأمین گرمایش منطقه‌ای به کار می‌رود.
- کاربردهای گسترده: JUPITER در زمینه‌های مختلفی مانند مدل‌سازی اقلیمی، توسعه مواد پیشرفته، شبیه‌سازی‌های پزشکی و آموزش مدل‌های هوش مصنوعی کاربرد دارد. این سیستم به‌ویژه در توسعه مدل‌های زبانی بزرگ و شبیه‌سازی‌های پیچیده علمی مؤثر است.
JUPITER با ترکیب قدرت پردازشی بالا، معماری پیشرفته و بهره‌وری انرژی استثنایی، گامی بزرگ در جهت تقویت توانمندی‌های علمی و فناوری اروپا برداشته است. این سیستم به پژوهشگران امکان می‌دهد تا به شبیه‌سازی‌ها و مدل‌سازی‌های پیچیده‌تری بپردازند و در حل چالش‌های جهانی مؤثرتر عمل کنند.
مـــــزایــــا
توان اگزاسکیل واقعی: JUPITER نخستین ابرکامپیوتر اگزااسکیل اروپا است و توان پردازشی ۹۳۰ پتافلاپس Rpeak را ارائه می‌دهد. نسبت به Fugaku (~۵۴۵ پتافلاپس) و LUMI (~۵۳۱ پتافلاپس) عملکرد بالاتری دارد، مخصوصاً برای شبیه‌سازی‌های عظیم و آموزش مدل‌های AI.
معماری پیشرفته GPU محور: با استفاده از ۲۴,۰۰۰ GPU NVIDIA GH200 Grace Hopper و معماری BullSequana XH3000، JUPITER در پردازش‌های موازی و هوش مصنوعی نسبت به Fugaku و El Capitan که بیشتر CPU محور هستند، عملکرد بهتری دارد.
بهره‌وری انرژی و محیط زیست: مصرف متوسط ۱۵ مگاوات و استفاده از انرژی تجدیدپذیر، JUPITER را در میان ابرکامپیوترهای اگزافلاپس جهان، بهینه و سبز می‌کند. نسبت به Frontier و Aurora که مصرف انرژی بالاتری دارند، برتری دارد.
دسترسی تحقیقاتی بین‌المللی: با پشتیبانی EuroHPC، JUPITER دسترسی گسترده‌ای به پروژه‌های علمی اروپا ارائه می‌دهد، در حالی که برخی سوپرکامپیوترهای آمریکایی بیشتر محدود به پروژه‌های ملی هستند.
معــایب
تأخیر در بهره‌برداری کامل: نسبت به رقبای آمریکایی مانند Frontier و Aurora، برخی از برنامه‌های کاربردی و شبیه‌سازی‌ها هنوز در مراحل اولیه هستند و اکوسیستم نرم‌افزاری آنها گسترده‌تر است.
تمرکز کمتر روی پردازش CPU محور سنتی: برای برخی پردازش‌های خطی و مدل‌سازی‌های سنتی که به CPU سنگین نیاز دارند، Fugaku و El Capitan عملکرد بهتری ارائه می‌دهند.
هزینه و زیرساخت گسترده: نگهداری و بهره‌برداری از JUPITER نیازمند زیرساخت‌های بزرگ و پرهزینه است و در مقایسه با LUMI، که طراحی بهینه انرژی دارد، هزینه عملیاتی بالاتری دارد.
7- Leonardo (ایتالیا)
سوپر کامپیوتر Leonardo در بولونیا، ایتالیا، یکی از پیشرفته‌ترین ابرکامپیوترهای اروپا است و تحت مدیریت CINECA و با همکاری EuroHPC توسعه یافته است. این سیستم با تمرکز بر پردازش موازی و شبیه‌سازی‌های علمی بزرگ، به پژوهشگران امکان می‌دهد پروژه‌های پیچیده در علوم داده، هوش مصنوعی و شبیه‌سازی‌های مهندسی و فیزیکی را با دقت و سرعت بالا انجام دهند.
Leonardo دارای معماری BullSequana XH2000 است و از ۱۳,۸۲۴ هسته GPU شرکت NVIDIA بهره می‌برد که توان پردازشی آن را به بیش از ۲۵۰ پتافلاپس می‌رساند. این ویژگی باعث می‌شود در پردازش‌های موازی و یادگیری ماشین، عملکرد بسیار بالایی داشته باشد و برای آموزش مدل‌های هوش مصنوعی بزرگ مناسب باشد.
از نظر فضای ذخیره‌سازی، Leonardo دارای حدود ۱۱۰ پتابایت حافظه است که شامل NVMe پرسرعت و حافظه کش گسترده می‌شود و امکان پردازش داده‌های عظیم علمی و شبیه‌سازی‌های پیچیده را فراهم می‌کند. همچنین این سیستم با مصرف انرژی حدود ۶ مگاوات، بهینه و کارآمد طراحی شده و تلاش‌های گسترده‌ای برای کاهش مصرف انرژی و بهره‌وری محیطی آن صورت گرفته است.
Leonardo در پروژه‌های مختلف علمی از جمله مدل‌سازی اقلیمی، توسعه مواد پیشرفته، شبیه‌سازی زیستی و هوش مصنوعی به کار گرفته می‌شود. همچنین با موقعیت استراتژیک خود در اروپا، به عنوان بخشی از شبکه سوپرکامپیوترهای EuroHPC، دسترسی گسترده‌ای به محققان اروپایی و بین‌المللی ارائه می‌دهد.
در مجموع، Leonardo نه تنها یک ابزار قدرتمند برای پردازش‌های علمی است، بلکه نمادی از همکاری بین‌المللی اروپا در حوزه ابررایانش و تحقیق و توسعه فناوری‌های پیشرفته محسوب می‌شود.
مـــــزایــــا
مصرف انرژی بهینه: با مصرف حدود ۶ مگاوات، Leonardo یکی از بهینه‌ترین سیستم‌ها از نظر مصرف انرژی در میان ۷ سوپرکامپیوتر برتر است. نسبت به Frontier (۲۷ مگاوات)، El Capitan (۲۵ مگاوات) و Fugaku (۲۸ مگاوات)، هزینه عملیاتی و تأثیر محیطی کمتری دارد.
تمرکز روی پردازش موازی و GPU: استفاده از BullSequana XH2000 و GPUهای NVIDIA، Leonardo را در پردازش هوش مصنوعی و شبیه‌سازی‌های علمی بزرگ نسبت به Fugaku و El Capitan که بیشتر CPU محور هستند، قدرتمندتر می‌کند.
دسترسی بین‌المللی و اروپایی: به عنوان بخشی از شبکه EuroHPC، Leonardo دسترسی گسترده‌ای به محققان اروپایی و بین‌المللی می‌دهد، در حالی که برخی ابرکامپیوترهای آمریکایی مانند Frontier یا Aurora محدود به پروژه‌های ملی هستند.
فضای ذخیره‌سازی گسترده و پرسرعت: با بیش از ۱۱۰ پتابایت فضای ذخیره‌سازی و حافظه NVMe پرسرعت، امکان پردازش داده‌های حجیم علمی را به خوبی فراهم می‌کند، برتری نسبت به برخی رقبا در مدیریت داده‌های عظیم دارد.
معــایب
توان عملیاتی کمتر: توان پردازشی Leonardo حدود ۲۵۰ پتافلاپس است، که کمتر از Frontier (۱.۱ اگزافلاپس)، El Capitan (۱ اگزافلاپس) و JUPITER (۹۳۰ پتافلاپس) است. بنابراین در پردازش‌های سنگین HPC و مدل‌سازی عظیم، توان محدودتری دارد.
تمرکز کمتر روی اگزافلاپس واقعی: Leonardo هنوز به سطح اگزافلاپس کامل نرسیده و برای برخی شبیه‌سازی‌های اگزافلاپس، Frontier، El Capitan و JUPITER برتری دارند.
محدودیت در برنامه‌های ملی غیراروپایی: بیشتر پروژه‌های Leonardo محدود به اروپا و شبکه EuroHPC هستند و دسترسی جهانی کمتر نسبت به سوپرکامپیوترهای آمریکایی دارد.
8- Isambard-AI (انگلستان)
سوپر کامپیوتر Isambard-AI، پیشرفته‌ترین سوپرکامپیوتر هوش مصنوعی در بریتانیا، در مرکز سوپرکامپیوینگ بریستول (BriCS) راه‌اندازی شد. این سیستم با سرمایه‌گذاری ۲۲۵ میلیون پوندی دولت بریتانیا و همکاری دانشگاه بریستول، HPE و NVIDIA توسعه یافته است. نام آن به افتخار مهندس برجسته قرن نوزدهم، Isambard Kingdom Brunel، انتخاب شده است.
مشخصات فنی
- توان پردازشی هوش مصنوعی: بیش از ۲۱ اگزافلاپس
- تعداد سوپرچیپ‌ها: ۵,۴۴۸ واحد NVIDIA GH200 Grace Hopper
- معماری: بر پایه فناوری HPE Cray EX4000
- فضای ذخیره‌سازی: ترکیبی از Cray ClusterStor و VAST با مجموع ظرفیت ۲۳.۵ پتابایت
- مصرف انرژی: ۵ مگاوات با بهره‌وری انرژی بالا
کاربردها و پروژه‌ها
- کشف داروهای جدید
- مدل‌سازی تغییرات اقلیمی
- علم مواد
- مدل‌های زبانی بزرگ (LLM) با تمرکز بر زبان‌ها و قوانین بریتانیا
ویژگی‌های برجسته
- بهره‌وری انرژی بالا: رتبه چهارم جهانی در فهرست Green500
- عملکرد سریع: بیش از ۱۰۰,۰۰۰ برابر سریع‌تر از یک لپ‌تاپ معمولی
- دسترسی عمومی: امکان استفاده برای محققان و استارت‌آپ‌ها
Isambard-AI با هدف تقویت زیرساخت‌های محاسباتی بریتانیا و رقابت در عرصه جهانی هوش مصنوعی، گامی مهم در جهت توسعه علمی و فناوری کشور محسوب می‌شود.
مـــــزایــــا
عملکرد بالای هوش مصنوعی: Isambard-AI با توان عملیاتی ۲۱ اگزافلاپس در پردازش‌های هوش مصنوعی، در رتبه ۱۱ جهانی قرار دارد و از بسیاری از سوپرکامپیوترهای اروپایی مانند Leonardo (۲۴۱ پتافلاپس) و LUMI (۳۷۹.۷ پتافلاپس) پیشی گرفته است.
بهره‌وری انرژی بالا: این سیستم با مصرف انرژی حدود ۵ مگاوات، در فهرست Green500 رتبه چهارم جهانی را از نظر بهره‌وری انرژی کسب کرده است.
دسترسی عمومی و کاربردهای متنوع: Isambard-AI به محققان و صنایع بریتانیا امکان می‌دهد پروژه‌های پیشرفته‌ای در زمینه‌های مختلف مانند کشف دارو، مدل‌سازی تغییرات اقلیمی، علم مواد و مدل‌های زبانی بزرگ را اجرا کنند.
معــایب
توان عملیاتی کمتر نسبت به پیشتازان جهانی: در حالی که Isambard-AI در زمینه هوش مصنوعی قوی است، از نظر توان کلی پردازشی نسبت به سوپرکامپیوترهایی مانند Frontier (۱.۲ اگزافلاپس) و El Capitan (۱.۷۴۲ اگزافلاپس) عقب‌تر است.
تمرکز بیشتر بر هوش مصنوعی و کمتر بر HPC عمومی: Isambard-AI بیشتر برای پردازش‌های هوش مصنوعی طراحی شده و ممکن است در برخی کاربردهای محاسباتی عمومی (HPC) مانند شبیه‌سازی‌های پیچیده یا پردازش‌های داده‌ای بزرگ، نسبت به سیستم‌هایی مانند Fugaku یا JUPITER محدودیت‌هایی داشته باشد.
9- Santos Dumont (برزیل)
سوپر کامپیوتر Santos Dumont، پیشرفته‌ترین ابر رایانه برزیل، در آزمایشگاه ملی محاسبات علمی (LNCC) واقع در شهر پترُپُلیس ایالت ریو دو ژانیرو قرار دارد. این سیستم در سال ۲۰۱۵ با هدف تقویت زیرساخت‌های محاسباتی علمی کشور راه‌اندازی شد و از آن زمان تاکنون ارتقاءهای متعددی را تجربه کرده است.
مشخصات فنی
توان عملیاتی: نسخه جدید این سوپرکامپیوتر با استفاده از معماری BullSequana XH3000، پردازش‌های هوش مصنوعی را با ظرفیت ۱۸.۸۵ پتافلاپس ارائه می‌دهد.
ساختار سخت‌افزاری: ترکیبی از پردازنده‌های Intel Sapphire Rapids و واحدهای پردازشی NVIDIA H100، همراه با سیستم خنک‌سازی مایع مستقیم برای بهره‌وری انرژی بالا.
مصرف انرژی: سیستم خنک‌سازی مایع با دمای ورودی ۲۶–۳۰ درجه سانتی‌گراد و خروجی ۳۶–۳۹ درجه سانتی‌گراد، امکان جذب بیش از ۹۸.۵٪ گرما را فراهم می‌کند.
کاربردها و پروژه‌ها
از زمان راه‌اندازی، بیش از ۲۵۰ پروژه علمی از این سوپرکامپیوتر بهره‌برداری کرده‌اند. این پروژه‌ها در زمینه‌هایی مانند مدل‌سازی تغییرات اقلیمی، شبیه‌سازی‌های فیزیکی، کشف داروهای جدید و پردازش داده‌های بزرگ در حوزه‌های بهداشت عمومی و کشاورزی متمرکز بوده‌اند. برای مثال، در سال ۲۰۲۵، این سیستم در یک هکاتون هوش مصنوعی در حوزه بهداشت عمومی مشارکت داشت که بر پیش‌بینی تقاضای خدمات بهداشتی در ریو دو ژانیرو متمرکز بود.
مـــــزایــــا
- تمرکز بر پردازش‌های هوش مصنوعی و HPC ترکیبی: Santos Dumont با ترکیب پردازنده‌های Intel Sapphire Rapids و واحدهای پردازشی NVIDIA H100، توانایی اجرای پروژه‌های علمی و شبیه‌سازی‌های سنگین را با دقت بالا دارد. این ویژگی آن را در زمینه‌های هوش مصنوعی و محاسبات علمی نسبت به برخی سوپرکامپیوترهای منطقه‌ای برتر می‌کند.
- سیستم خنک‌کننده مایع پیشرفته: بهره‌وری انرژی بالا و کنترل حرارتی مناسب، باعث می‌شود که این سیستم در مصرف انرژی و مدیریت گرما نسبت به بسیاری از رقبای آمریکایی و اروپایی بهینه‌تر باشد.
- دسترسی برای پروژه‌های ملی و تحقیقاتی: به عنوان زیرساخت ملی برزیل، Santos Dumont دسترسی گسترده به محققان و دانشگاه‌ها را فراهم کرده و از این جهت نقش استراتژیک مشابه LUMI در اروپا و Isambard-AI در بریتانیا دارد.
معــایب
- توان عملیاتی پایین‌تر نسبت به پیشتازان جهانی: با توان پردازشی حدود ۱۸.۸۵ پتافلاپس، Santos Dumont نسبت به Frontier (۱.۲ اگزافلاپس) و El Capitan (۱.۷۴۲ اگزافلاپس) در رتبه‌بندی جهانی عقب‌تر است و نمی‌تواند حجم‌های بسیار بزرگ داده را با سرعت آنها پردازش کند.
- کمبود تنوع پروژه‌های بین‌المللی: برخلاف سوپرکامپیوترهایی مانند Fugaku (ژاپن) و Leonardo (ایتالیا) که پروژه‌های بین‌المللی متعددی اجرا می‌کنند، Santos Dumont بیشتر محدود به پروژه‌های داخلی و ملی است.
- تمرکز محدود بر برخی حوزه‌های HPC: در حالی که برای هوش مصنوعی و پردازش داده‌های علمی مناسب است، در برخی شبیه‌سازی‌های مهندسی یا فیزیکی فوق پیچیده ممکن است از سوپرکامپیوترهایی مانند Frontier و JUPITER عقب‌تر باشد.
10- Henri (آمریکا)
سوپر کامپیوتر Henri در مؤسسه فلتایر (Flatiron Institute) نیویورک، تحت حمایت بنیاد سیمونز (Simons Foundation)، به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین سیستم‌های محاسباتی جهان شناخته می‌شود.
مشخصات فنی
- عملکرد انرژی: Henri با دستیابی به 65.09 گیگافلاپس بر وات، عنوان بالاترین کارایی انرژی در فهرست Green500 را به خود اختصاص داده است
- معماری سخت‌افزاری: این سیستم از پردازنده‌های Intel Ice Lake و کارت‌های گرافیکی NVIDIA H100 استفاده می‌کند که برای پردازش‌های موازی و یادگیری ماشین بهینه شده‌اند
- توان عملیاتی: Henri قادر به انجام 2.038 پتافلاپس عملیات شناور در ثانیه است، که آن را در جایگاه ۴۰۵ام فهرست TOP500 قرار می‌دهد
کاربردها و پروژه‌ها
Henri در پروژه‌های متنوعی در زمینه‌های زیست‌شناسی محاسباتی، اخترفیزیک، ریاضیات، علوم اعصاب و فیزیک کوانتومی مشارکت دارد. این سیستم به محققان امکان می‌دهد تا با استفاده از تکنیک‌های یادگیری ماشین، به تحلیل داده‌های پیچیده و شبیه‌سازی‌های علمی بپردازند
Henri با ترکیب عملکرد بالا و کارایی انرژی، الگویی برای طراحی سیستم‌های محاسباتی پایدار در آینده است. این سیستم نشان‌دهنده تعهد به توسعه فناوری‌های سبز و کارآمد در حوزه محاسبات علمی است.
مـــــزایــــا
- بالاترین کارایی انرژی در جهان: Henri با دستیابی به 65.396 گیگافلاپس بر وات در فهرست Green500، عنوان کارآمدترین سوپرکامپیوتر از نظر مصرف انرژی را به خود اختصاص داده است. این عملکرد برتر نسبت به رقبایی مانند JEDI و ROMEO-2025 که به ترتیب کارایی 66.464 و 66.059 گیگافلاپس بر وات دارند، نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجه در بهینه‌سازی مصرف انرژی است.
- استفاده از پردازنده‌های پیشرفته NVIDIA H100: اولین سیستم در جهان است که از کارت‌های گرافیکی NVIDIA H100 (Hopper) بهره می‌برد، که برای پردازش‌های هوش مصنوعی و یادگیری عمیق بهینه شده‌اند. این ویژگی آن را در مقایسه با سیستم‌هایی که از نسل‌های قبلی GPU استفاده می‌کنند، متمایز می‌کند.
- طراحی مدولار و مقیاس‌پذیر: ساختار Henri بر اساس 20 سرور Lenovo ThinkSystem SR670 V2 است که امکان ارتقاء و مقیاس‌پذیری را فراهم می‌آورد. این ویژگی در مقایسه با سیستم‌های یکپارچه مانند JUPITER و Santos Dumont که طراحی پیچیده‌تری دارند، مزیت محسوب می‌شود.
معــایب
- توان عملیاتی پایین‌تر نسبت به برخی رقبا: با وجود کارایی انرژی بالا، Henri دارای توان عملیاتی 2.04 پتافلاپس است که نسبت به سیستم‌هایی مانند Frontier با توان عملیاتی 1.1 اگزافلاپس، کمتر است. این تفاوت نشان‌دهنده محدودیت در پردازش حجم‌های بزرگ داده است.
- تمرکز محدود بر پروژه‌های داخلی: Henri عمدتاً برای پروژه‌های داخلی مؤسسه Flatiron Institute طراحی شده است و دسترسی به آن برای پروژه‌های بین‌المللی محدود است. این در حالی است که سوپرکامپیوترهایی مانند Isambard-AI و LUMI به طور گسترده‌تری در پروژه‌های بین‌المللی مشارکت دارند.
- هزینه‌های نگهداری و ارتقاء: با توجه به استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند NVIDIA H100، هزینه‌های نگهداری و ارتقاء Henri ممکن است بالاتر از سیستم‌هایی باشد که از سخت‌افزارهای قدیمی‌تر استفاده می‌کنند. این موضوع می‌تواند برای مؤسسات با بودجه محدود چالش‌برانگیز باشد.
جدول مقایسه بهترین سوپر کامپیوتر دنیا
| رنک | نام | کشور | توان عملیاتی | پردازنده / شتاب‌دهنده | کاربردها |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | El Capitan | آمریکا | ۱.۷۴۲ اگزافلاپس | AMD Instinct MI300A / HPE Cray EX255a | مدل‌سازی هسته‌ای، شبیه‌سازی‌های علمی پیشرفته |
| 2 | Frontier | آمریکا | ۱.۳۵۳ اگزافلاپس | AMD EPYC نسل سوم / MI250X | تحقیقات انرژی، فیزیک و شبیه‌سازی‌های پیچیده |
| 3 | Aurora | آمریکا | ۱.۰۱۲ اگزافلاپس | Intel Sapphire Rapids / Ponte Vecchio | هوش مصنوعی، علوم مواد، شبیه‌سازی علمی |
| 4 | Fugaku | ژاپن | ۴.۸۶۳ پتافلاپس | A64FX | ژنتیک، شبیه‌سازی اقلیمی، مطالعات مواد |
| 5 | LUMI | فنلاند | ۲.۴۲ پتافلاپس | AMD EPYC / MI250X | هوش مصنوعی، مدل‌سازی علمی، تحلیل‌های اقلیمی |
| 6 | JUPITER | آلمان | ۱.۶ پتافلاپس | AMD EPYC / MI250X | هوش مصنوعی، شبیه‌سازی علمی، تحقیقات مواد |
| 7 | Leonardo | ایتالیا | ۱.۳ پتافلاپس | AMD EPYC / MI250X | هوش مصنوعی، شبیه‌سازی علمی، مطالعات اقلیمی |
| 8 | Isambard-AI | انگلستان | ۱.۲ پتافلاپس | NVIDIA Grace / GH200 | هوش مصنوعی، مدل‌سازی علمی، تحلیل مواد |
| 9 | Santos Dumont | برزیل | ۱.۱ پتافلاپس | NVIDIA Grace Hopper / GH200 | هوش مصنوعی، شبیه‌سازی علمی، مطالعات اقلیمی |
| 10 | Henri | آمریکا | ۱.۰ پتافلاپس | Intel Xeon / NVIDIA H100 | هوش مصنوعی، تحلیل علمی، مدل‌سازی مواد |
پرسش‌های متداول (FAQ)
۱: سوپرکامپیوتر چیست و چه کاربردهایی دارد؟
سوپرکامپیوتر یا ابرکامپیوتر، سیستمی بسیار قدرتمند است که برای انجام محاسبات سنگین علمی، مهندسی و پژوهشی طراحی شده است. این سیستم‌ها از پردازنده‌های چند هسته‌ای، حافظه بزرگ و شبکه‌های پرسرعت استفاده می‌کنند و کاربردهایی مانند شبیه‌سازی اقلیمی، طراحی مواد جدید، مدل‌سازی دارو و تحلیل داده‌های بزرگ دارند.
۲: اولین سوپرکامپیوتر واقعی کدام بود؟
اولین سوپرکامپیوتر واقعی، CDC 6600 بود که در سال ۱۹۶۴ توسط شرکت Control Data Corporation معرفی شد. این سیستم با پردازنده ۶۴ بیتی و توان پردازش ۳۰٬۰۰۰ عملیات در ثانیه، پایه‌ای برای توسعه سوپرکامپیوترهای بعدی شد.
۳: سوپرکامپیوترها از چه سخت‌افزاری استفاده می‌کنند؟
سخت‌افزار سوپرکامپیوترها شامل پردازنده‌های چند هسته‌ای قدرتمند، حافظه RAM بزرگ و پرسرعت، شبکه‌های داخلی سریع، سیستم‌های موازی و سیستم‌های خنک‌کننده پیشرفته است که امکان پردازش موازی و سریع داده‌ها را فراهم می‌کنند.
۴: نرم‌افزارهای سوپرکامپیوترها چه ویژگی‌هایی دارند؟
نرم‌افزارهای سوپرکامپیوتر شامل سیستم‌های عامل لینوکس مخصوص، کتابخانه‌های عددی، ابزارهای پردازش موازی مانند MPI و OpenMP، و برنامه‌های کاربردی برای شبیه‌سازی علمی، تحلیل داده‌های بزرگ و پیش‌بینی آب و هوا هستند.
۵: پیشرفته‌ترین سوپرکامپیوتر جهان کدام است؟
در سال ۲۰۲۵، El Capitan در آمریکا با توان عملیاتی ۱.۷۴۲ اگزافلاپس به عنوان قدرتمندترین سوپرکامپیوتر جهان شناخته می‌شود. این سیستم برای شبیه‌سازی‌های علمی، مهندسی و هسته‌ای طراحی شده است.
۶: تفاوت El Capitan و Frontier در چیست؟
El Capitan توان عملیاتی بالاتر و تمرکز روی شبیه‌سازی‌های هسته‌ای دارد، در حالی که Frontier برای تحقیقات دانشگاهی و هوش مصنوعی بهینه شده و دسترسی گسترده‌تری برای محققان عمومی فراهم می‌کند.
۷: Fugaku و LUMI چه ویژگی خاصی دارند؟
Fugaku در ژاپن و LUMI در فنلاند مستقر هستند و هر دو از پردازنده‌ها و معماری‌های بهینه برای مصرف انرژی و پردازش موازی استفاده می‌کنند. Fugaku بیشتر روی محاسبات علمی سنتی متمرکز است و LUMI با مصرف انرژی هیدروالکتریک، محیط‌زیست را کمتر تحت تأثیر قرار می‌دهد.
۸: آیا سوپرکامپیوترها برای عموم قابل دسترسی هستند؟
دسترسی به سوپرکامپیوترها بستگی به کاربرد آنها دارد. برخی سیستم‌ها مانند El Capitan محدود به پروژه‌های امنیت ملی و هسته‌ای هستند، در حالی که Frontier، LUMI و Fugaku برای پژوهشگران دانشگاهی و بین‌المللی قابل استفاده هستند.
۹: کاربردهای سوپرکامپیوترها در هوش مصنوعی چیست؟
برخی سوپرکامپیوترها مانند Isambard-AI، Aurora و Frontier برای پردازش هوش مصنوعی و آموزش مدل‌های بزرگ زبانی و یادگیری ماشین بهینه شده‌اند و می‌توانند پردازش داده‌های حجیم و پیچیده را با سرعت بسیار بالا انجام دهند.
۱۰: آینده سوپرکامپیوترها به چه سمتی خواهد رفت؟
نسل بعدی سوپرکامپیوترها تمرکز بیشتری روی معماری اگزافلاپس، مصرف انرژی بهینه، پردازش هوش مصنوعی و دسترسی گسترده‌تر بین‌المللی خواهد داشت تا هم در تحقیقات علمی و هم در کاربردهای صنعتی پیشرو باشند.
جمع بندی
در این مقاله، مروری جامع بر تاریخچه، سخت‌افزار، نرم‌افزار و برجسته‌ترین سوپرکامپیوترهای جهان ارائه شد. سوپرکامپیوترها، با بهره‌گیری از پردازنده‌های قدرتمند، حافظه‌های پرسرعت و شبکه‌های داخلی پیشرفته، قادر به پردازش محاسبات فوق‌سنگین علمی، مهندسی و صنعتی هستند و نقش حیاتی در پیشرفت علم و فناوری دارند. از اولین سوپرکامپیوترهای تاریخی مانند IBM Stretch و CDC 6600 گرفته تا سیستم‌های مدرن اگزافلاپس مانند El Capitan، Frontier و Fugaku، می‌توان شاهد پیشرفت چشمگیر در معماری، توان عملیاتی و بهره‌وری انرژی بود.
هر یک از سوپرکامپیوترهای معرفی‌شده دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند؛ برخی تمرکز بر پردازش‌های هسته‌ای و امنیت ملی دارند، برخی دیگر بر هوش مصنوعی، شبیه‌سازی اقلیمی یا تحقیقات بین‌المللی تمرکز می‌کنند. فناوری‌های نوآورانه مانند پردازش برداری، خنک‌کننده‌های مایع، سیستم‌های موازی و دسترسی ناهم‌شکل به حافظه، سوپرکامپیوترها را به ابزارهایی بی‌بدیل برای حل چالش‌های پیچیده علمی تبدیل کرده‌اند.
به طور کلی، سوپرکامپیوترها نه تنها نمادی از قدرت محاسباتی و فناوری پیشرفته هستند، بلکه زیرساختی کلیدی برای تحقیقات علمی، توسعه فناوری‌های نوین و ارتقای توانایی‌های کشورها در زمینه‌های مختلف محسوب می‌شوند. آینده این حوزه با سیستم‌های سریع‌تر، بهینه‌تر و سبزتر، افق‌های جدیدی را در علم، مهندسی و هوش مصنوعی پیش روی بشر قرار خواهد داد.
