K čemu slouží superpočítač?

Série základů HPC Díl 1: Co je to superpočítač? Díl 2: Co je to umělá inteligence? Díl 3: Co je to grafický procesor? Část 4: Co je FPGA? Část 5: Co je hluboké učení a neuronové sítě? Část 6: Co je to veřejný cloud computing? Část 7: K čemu slouží superpočítač?

Superpočítače se používají téměř ke všemu. To, co z běžného počítače udělá superpočítač, je seskupení několika vysoce výkonných, optimalizovaných počítačů, které jsou všechny nakonfigurovány k plnění určitého typu úloh. Tato optimalizace obvykle zahrnuje jemně vyladěný hardware, specializovanou síť, obrovské množství úložišť atd. Naopak úlohy, které vyžadují superpočítač, mají obvykle společné dvě věci: buď vyžadují výpočet obrovského množství dat, nebo jsou výpočetně velmi náročné.

Superpočítače se nepoužívají pro věci, jako je hostování webových služeb, hostování aplikací nebo obecné podnikové výpočty, které běží nepřetržitě. Na superpočítači byste například nespustili své webové stránky nebo tabulkový procesor. Tyto typy aplikací byste neprovozovali z několika důvodů; prvním je cena, superpočítače se skládají z vysoce optimalizovaného, drahého hardwaru a běžný počítač by tento typ aplikací zvládl bez jediného zaváhání. Druhým důvodem je, že provozování komoditních aplikací na takto vysoce optimalizovaném hardwaru by nepřineslo žádný užitek, standardní počítač by opět fungoval bez problémů. Přínos se projeví, až když je množství dat nebo složitost výpočtu taková, že komoditní hardware nedokáže úlohu provést v rozumném čase – (dny, týdny nebo měsíce). Často je třeba tyto úlohy provádět v minutách našich hodin, protože záleží na čase do dosažení výsledků.

Tradiční využití superpočítačů bylo při průzkumu ložisek ropy a zemního plynu, kdy se seismická data převádějí na mapy, které ukazují, kde se mají vrtat ropné a/nebo plynové vrty. Využívají se v technických simulacích, jako jsou výpočty dynamiky kapalin u automobilů, které zkoumají odpor vzduchu a aerodynamickou účinnost. Stejně tak strojírenské simulace, které počítají zatížení celé konstrukce, aby určily, kde se mohou nacházet slabá místa a napětí. Méně tradiční využití lze spatřovat v tréninkových modelech pro umělou inteligenci, kde se superpočítače používají k sestavování sekvenovaných genomů v řádu hodin namísto dnů.

Jsou superpočítače zvláštní zvířata? Ach ano! Dělají velmi dobře specifické typy výpočtů, ale také se příliš neliší od průměrné pracovní stanice – je jich jen mnoho seskupených dohromady. Na obou pravděpodobně běží nějaká verze Linuxu. Opravdu byste nepoznali, že máte co do činění s obrovským, vysoce optimalizovaným kusem hardwaru (při spouštění pracovních úloh v cloudu Nimbix), dokud byste nespustili úlohu, jejíž dokončení trvalo vaší pracovní stanici přes noc a kterou superpočítač Nimbix dokončil za dobu, kterou jste potřebovali na šálek kávy.