Hiện nay, các siêu máy tính được đánh giá là có tốc độ xử lý dữ liệu nhanh nhất hành tinh.
Siêu máy tính hoạt động dựa trên các nguyên tắc giống như máy tính phổ thông nhưng mức hiệu suất của chúng cao hơn rất nhiều và có hình dáng giống với máy tính cổ xưa.
Khác với máy tính để bàn hay máy tính xách tay, siêu máy tính xử lý các tập 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, trong đó có hệ thống làm mát tiên tiến.
Về mặt cấu tạo, siêu máy tính gồm nhiều linh kiện 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.
Vì siêu máy tính có thể làm việc với lượng dữ liệu khổng lồ và xử lý các phép tính cực kỳ nhanh chóng, các nhà khoa học thường sử dụng chúng trong phát hiện thuốc, vật liệu mới.
Siêu máy tính cũng có thể đưa ra dự đoán như dự báo thời tiết, chơi cờ... Dưới đây là 7 siêu máy tính mạnh nhất thế giới đang hoạt động, theo bình chọn của trang xếp hạng toàn cầu TOP500.
Frontier
Frontier được đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (bang Tennessee, Mỹ). Với hiệu suất là 1.194 petaFLOPS (tương đương 1,2 extraFLOPS), siêu máy tính gồm CPU AMD EPYC 64 nhân và GPU AMD Instinct MI250X.
Đứng đầu danh sách siêu máy tính nhanh nhất thế giới, Frontier được chế tạo bởi công ty siêu máy tính PHE Cray và trở thành máy tính exascale đầu tiên trên thế giới. Frontier hoạt động lần đầu tiên vào tháng 8/2022. Ban đầu, các nhà khoa học dự định sử dụng Frontier để nghiên cứu ung thư, khám phá thuốc, phản ứng nhiệt hạch, vật liệu mới, thiết kế động cơ siêu hiệu quả, mô hình hóa các vụ nổ sao...
Trong những năm tới, giới khoa học sẽ sử dụng Frontier để thiết kế công nghệ giao thông và y khoa mới. Ông Evan Schneider - Trợ lý Giáo sư về vật lý thiên văn tính toán tại Đại học Pittsburgh tiết lộ, ông muốn chạy mô phỏng quá trình Dải Ngân hà tiến hóa theo thời gian nhờ Frontier.
Aurora
Nằm tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (ALCF) (bang Illinois, Mỹ), với công suất là 585 petaFLOPS (tương đương 0,59 exaFLOPS), siêu máy tính này lần đầu hoạt động vào tháng 6/2023.
Aurora - siêu máy tính exascale thứ hai được chế tạo, là một trong những siêu máy tính trẻ nhất trong danh sách nhưng có tiềm năng sẽ mạnh nhất trong tương lai. Đại diện ALCF cho biết, Aurora có tiềm năng đạt tới 2 exaFLOPS sức mạnh tính toán, gấp đôi so với Frontier.
Siêu máy tính 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.
Eagle
Microsoft Azure là "cha đẻ" của siêu máy tính Eagle với hiệu suất đạt 561 petaFLOPS (tương đương 0,56 exaFLOPS). Hoạt động lần đầu vào tháng 8/2023, siêu máy tính Eagle không đặt trong phòng thí nhiệm.
Eagle dựa vào công nghệ đám mây nên 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.
Fugaku
Siêu máy tính Fugaku đặt tại Trung tâm khoa học máy tính Riken (Kobe, Nhật Bản) với hiệu suất đạt 442 petaFLOPS (tương đương 0,44 exaFLOPS). Từng là siêu máy tính mạnh nhất thế giới từ tháng 6/2020 đến tháng 6/2022, Fugaku là một trong những siêu máy tính hoạt động lâu nhất. Tên gọi của nó đặt theo núi Phú Sỹ, một núi lửa còn hoạt động nằm cách thủ đô Tokyo khoảng 100 km.
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.
Lumi
Trung tâm Dữ liệu CSC (Kajaani, Phần Lan) sở hữu siêu máy tính Lumi, có công suất 280 petaFLOPS (tương đương 0,38 exaFLOPS). Lumi, hoạt động từ tháng 6/2021, siêu máy tính mạnh nhất châu Âu và nhanh thứ 5 thế giới.
Theo Liên minh châu Âu, Lumi sử dụng 100% thủy điện và nhiệt thải từ cỗ máy được sử dụng để làm ấm những tòa nhà gần đó. Lumi bắt đầu chạy thử nghiệm 3 năm trước và đi vào hoạt động hết công suất vào tháng 2/2023.
Lumi được thiết kế giúp các nhà khoa học trên khắp châu Âu có thể sử dụng và hợp tác nghiên cứu. Siêu máy tính này được tối ưu hóa cho công việc dựa trên AI. Nó cũng là đối tác cho các máy tính lượng tử như hai hệ thống QAL 9.000 và Helmi đều ở Phần Lan.
Leonardo
Siêu máy tính Leonardo đặt tại Trung tâm Dữ liệu CINECA (Bologna, Italy) có công suất 239 petaFLOPS (tương đương 0,23 exaFLOPS). Lần đầu hoạt động vào tháng 11/2022, Leonardo là một hệ thống khác nằm trong chương trình siêu máy tính EuroHPC của EU.
Leonardo gồm ba mô-đun kết hợp với nhau để biến nó thành cỗ máy nhanh thứ hai 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.
Summit
Summit thuộc quyền sở hữu của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (Tennessee, Mỹ) với hiệu suất 149 petaFLOPS (tương đương 0,15 exaFLOPS). Siêu máy tính lần đầu hoạt động vào 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. Nó cũng từng là siêu máy tính mạnh nhất thế giới trong 2 năm trước khi bị thay thế bởi Fugaku.
Ngoài lập mô hình khoa học, Summit còn 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, phát hiện vật liệu. Siêu máy tính này là trụ cột cho nhiều nghiên cứu quan trọng trong những năm qua.
Đơn cử, nó có thể sàng lọc hàng triệu loại thuốc trong dịch Covid-19 nhằm xác định loại thuốc nào có thể ngăn chặn virus xâm nhập hoặc nhân lên trong tế bào người, đồng thời cũng được sử dụng để lập mô hình nhiễu loạn.