چه کسانی از ابرکامپیوترها استفاده می کنند
علمی و تکنولوژی › رایانه و سخت افزار
- 98/04/26
با توجه به اینکه آمریکا و چین همچنان مشغول ساخت سریع‌ترین ابرکامپیوترها هستند، این سؤال مطرح می‌شود که چنین کامپیوتر‌های غول‌پیکری چه کاربردهایی دارند؟هر ابرکامپیوتر به صدهاهزار هسته‌ی پردازشی مجهز شده و برای نگه‌داری و خنک‌‌کردن آن‌ها، به ساختمانی کامل نیاز است. برای ساخت هر ابرکامپیوتر میلیون‌ها دلار هزینه می‌شود؛ اما با وجود این مشکلات، نسل جدید ابرکامپیوتر‌های آمریکا و چین که به‌زودی رونمایی خواهند شد، در مقایسه با برترین ابرکامپیوتر‌های موجود، پنج‌برابر سریع‌تر خواهند بود.
در اینجا، این سؤال مطرح می‌شود: «چه کسانی به این قدرت پردازشی و محاسباتی فراوان نیاز دارند و چرا؟» وب‌سایت پی‌سی‌مَگ (PCMag) برای پاسخ به این پرسش از آزمایشگاه ملی لورنس لیورمور واقع در کالیفرنیا بازدید کرده است. این آزمایشگاه میزبان چندین ابرکامپیوتر است که ازجمله‌ی آن‌ها می‌توان به دومین ابرکامپیوتر سریع دنیا به‌نام «سیِرا» (Sierra) اشاره کرد. در این آزمایشگاه، مهندسان روش استفاده از سیستم‌های موجود را برای انجام عملیات‌های تحقیقاتی و آزمایش سلاح‌های هسته‌ای مشخص می‌کنند.
سیستمی طبقه بندی شده
اگر از سیِرا بازدید کنید، دو کلمه‌ی طبقه‌بندی‌شده و داده‌های محرمانه‌ی محدودشده را مشاهده خواهید کرد که روی این ابرکامپیوتر درج شده است. این دستگاه غول‌پیکر از ۲۴۰ سرور قفسه‌ای ساخته شده است. این هشدارها به این دلیل روی سیِرا قرار داده شده است که این ابرکامپیوتر وظیفه‌ی ذخیره‌سازی داده‌های مرتبط با فعالیت‌های هسته‌ای آمریکا را برعهده دارد. ازجمله‌ی این اطلاعات می‌توان به روش منفجرشدن سلاح‌های هسته‌ای در دنیای واقعی اشاره کرد.
ابرکامپیوتر سیِرا ۱۹۰ هزار هسته‌ی پردازشی مرکزی و ۱۷ هزار هسته‌ی پردازش گرافیکی دارد. تمام این قدرت پردازشی، یعنی این ابرکامپیوتر می‌تواند وظایف سنگینی مثل شبیه‌سازی انفجارهای هسته‌ای و تقسیم آن به بخش‌های کوچک‌تر را انجام دهد. هریک از هسته‌ی موجود در سیِرا بخشی از عملیات شبیه‌سازی را انجام می‌دهد و نتایج به‌دست‌آمده را با دستگاه اصلی مرتبط خواهد کرد. این فرایند بارهاوبارها تکرار می‌شود تا مدل موجود در ابرکامپیوتر بتواند از مرحله‌ای به مرحله‌ی بعدی شبیه‌سازی انفجار هسته‌ای برود.
توانایی ابرکامپیوترها در محاسبه و مدل‌سازی فعلوانفعالات، یکی از دلایل اهمیت آن‌ها برای محققان است. درواقع، فعلوانفعالات همواره در اطراف ما در حال وقوع هستند؛ ازجمله تغییرات آب‌وهوایی، چگونگی شکل‌گیری ستاره یا شیوه‌ی پاسخ‌دادن سلول‌های انسانی دراثر دارو. ابرکامپیوتر می‌تواند این تعاملات را شبیه‌سازی کند. سپس، دانشمندان می‌توانند از داده‌های به‌دست‌آمده برای مواردی ازجمله اینکه آیا فردا باران خواهد بارید یا خیر، اعتبارسنجی تئوری جدید علمی و ... استفاده کنند.
افزون‌براین، تکنولوژی مذکور می‌تواند برای صنایع مختلف کاربردی باشد. درحقیقت، صنایع مختلف می‌توانند طرح‌های بی‌شمار جدیدی را بررسی کنند تا بهترین نمونه‌ی موجود برای آزمایش در دنیای واقعی انتخاب شود. به همین دلیل، تقاضای زیادی برای استفاده از ابرکامپیوتر‌های این آزمایشگاه وجود دارد. برتش در این باره می‌گوید:
مهم نیست چقدر قدرت پردازشی داریم؛ زیرا افراد تمایل دارند از آن استفاده کنند و درخواست برای استفاده از ابرکامپیوترها هر روز بیشتر می‌شود. به همین دلیل است که آمریکا به‌دنبال گسترش ابرکامپیوترها است. قدرت پردازشی بسیار زیاد این امکان را به دانشمندان می‌دهد تا شبیه‌سازی‌های پیشرفته‌ی بیشتری را توسعه دهند که ازجمله می‌توان به بازسازی فعلوانفعالات کوچک‌تر اشاره کرد. این بازسازی‌های کوچک می‌تواند روش‌های جدید برای پیشرفت را دردسترس دانشمندان قرار دهد. علاوهبراین، گسترش این نوع سیستم‌ها باعث خواهد شد پروژه‌های تحقیقاتی فعلی در زمان کوتاه‌تری تکمیل شوند. برتش به این موضوع اشاره کرده است که فرایندهای پردازشی که قبلا به ماه‌ها زمان نیاز داشت، هم‌اکنون فقط در چند ساعت انجام‌شدنی است.
سیِرا بخشی از شبکه‌ای طبقه‌بندی‌شده است که به اینترنت عمومی متصل نشده و هم‌اکنون دردسترس حدود هزار دانشمند تأییدشده قرار دارد تا از آن برای انجام برنامه‌های عملی استفاده کنند. علاوهبراین، حدود سه‌هزار کاربر دیگر پروژه‌های غیرطبقه‌بندی‌شده را با این ابرکامپیوترها انجام داده‌اند. این بخش به‌طور آنلاین دردسترس است و کاربران با دریافت نام کاربری و رمزعبور می‌توانند از آن استفاده کنند. برتش می‌گوید هر میزان هزینه‌ای که برای استفاده از ابرکامپیوترها پرداخت کنید، به همان میزان می‌توانید از درصد مشخصی از قدرت پردازشی آن استفاده کنید.
سیستم زمان‌بندی‌ای در ابرکامپیوترها استفاده شده است تا اشتراک‌گذاری منابع آن به‌طور منصفانه انجام شود. این سیستم میزان منابع اختصاص‌یافته به شما را تعیین می‌کند. اگر مصرف شما از منابع کمتر از میزان اختصاص‌یافته باشد، اولویت شما برای استفاده از ابرکامپیوتر بیشتر خواهد شد.
شبیه‌سازی‌ها به‌طور دائم در حال اجرا هستند. ابرکامپیوترها می‌توانند هزاران وظیفه را در هر زمان انجام دهند و همچنین موردی را که از آن با نام Hero Run یاد می‌شود، پردازش کنند. علاوهبراین، این امکان وجود دارد که کل منابع ابرکامپیوتر فقط یک وظیفه را انجام دهد.
همواره در حال اجرا
سیِرا ابرکامپیوتر است؛ اما این دستگاه از اجزای محصولات دیگر ساخته شده است. به‌عنوان مثال، پردازنده‌های استفاده‌شده در این دستگاه، تراشه‌های پرچم‌دار و قدرتمندی ساخت شرکت‌های معروف IBM و انویدیا هستند و سیستم‌عامل نصب‌شده روی این ابرکامپیوتر، توزیع لینوکس رِدهَت اینترپرایز (Red Hat Enterprise Linux) است. رِدهَت اینترپرایز سیستم‌عامل محبوب لینوکسی است که در بسیاری از سرورها به کار برده می‌شود.
