نسل جدید ابررایانهها با بهرهمندی از قدرت محاسباتی شگفتانگیز به حل بزرگترین مشکلات علمی جهان از جمله تحلیل حجم عظیم دادههای نجومی کمک میکنند.
ابررایانههای امروزی صدها هزار برابر سریعتر و قدرتمندتر از رایانههای رومیزی هستند و سرعت بالای آنها از طریق پردازش موازی تأمین میشود که با استفاده از چندین هزار پردازنده، محاسبات را بطور همزمان انجام میدهند.
از این دستگاههای پرقدرت در تحقیقات علمی مانند پیشبینی وضع آبوهوا تا مدلسازی مغز انسان استفاده میشود، اما آنچه ابررایانهها را از یکدیگر متمایز میکند، اندازه و دشواری وظایفی است که توسط دستگاه قابل حل هستند.
ابررایانهها از اجزای رایانههای متداول ساخته میشوند، اما قطعات مختلف به گونهای یکپارچه سازی شدهاند که انجام میلیونها محاسبه در ثانیه را امکانپذیر میکنند.
نخستین ابررایانه جهان
نخستین ابررایانه جهان در دهه 1960 میلادی توسط «سیمور کری» از محققان CDC طراحی و در سال 1964 میلادی دستگاه CDC6600 بعنوان نخستین ابررایانه جهان معرفی شد؛ این محقق با تأسیس یک شرکت در سالهای 1976 و 1985 میلادی به ترتیب ابررایانههای Cary-1 و Cray-2 را طراحی کرد.
ابررایانههای اولیه از تعداد کمی پردازنده تشکیل شده بودند، اما در دهه 1990 میلادی آمریکا و ژاپن ابررایانههایی شامل هزاران پردازنده طراحی کردند.
ابررایانه Paragon شرکت اینتل در سال 1993 میلادی، ابررایانه شرکت فوجیتسو با نام Numerical Wind Tunnel شامل 166 پردازنده در سال 1994 میلادی و بعد ابررایانه SR2201 شرکت هیتاچی متشکل از دو هزار پردازنده در سال 1996 میلادی توانستند عنوان سریعترین ابررایانههای جهان را از آن خود کرد.
ابررایانه Tianhe-2 چین نیز در ماه ژوئن 2013 (خرداد 92) بعنوان سریعترین ابررایانه جهان انتخاب شد.
عملکرد ابررایانه به فلاپ (flops) اندازهگیری و محاسبه میشود و سرعت ابررایانههای فوق پیشرفته جدید به پتافلاپ (petaflops) رسیده است.
رتبهبندی قویترین ابررایانهها
در رتبهبندی قویترین ابررایانههای جهان (TOP500) فهرستی از 500 ابررایانه فوق سریع و پرقدرت جهان تهیه شده است که در حال حاضر ابررایانه Tianhe-2 چین با سرعت پردازش 33.86 پتافلاپ، ابررایانه Cray Titan با 17.59 پتافلاپ و ابررایانه Sequoia با قدرت 17.17 پتافلاپ در رتبههای اول تا سوم جای دارند.
حل مشکلات پیچیده علمی
محققان از ابررایانههای پرقدرت برای حل مسائل پیچیده اختر فیزیک تا علوم اعصاب بهره میبرند.
از ظرفیت عظیم محاسباتی ابررایانهها برای پاسخ دادن به سوالات اساسی در مورد خلقت جهان در زمان انفجار بزرگ (Big Bang) استفاده شده است؛ محققان مرکز محاسباتی پیشرفته تگزاس (TACC) با کمک یک ابررایانه، شکلگیری کهکشانهای اولیه و محققان مرکز تحقیقات ایمز ناسا تولد ستارگان را شبیهسازی کردند یا با کمک ابررایانه آیبیام در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، فیزیکدانان اسرار ماده تاریک را مورد بررسی قرار دادند.
پیشبینی مسیر توفانهای عظیمی مانند آیک (Ike) در سال 2008 میلادی یا تهیه مدلی از تغییرات جهانی آبوهوایی از دیگر حوزههای متکی بر ابررایانهها محسوب میشوند.
به دلیل ممنوعیت آزمایش سلاحهای هستهای در برخی کشورهای جهان، شبیهسازیهای دقیقی توسط ابررایانهها انجام میشود؛ ابررایانه سکویا (Sequoia) در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور برای جایگزینی آزمایش انفجار هستهای با شبیهسازیهای پیشرفته طراحی شده است.
متخصصان مغز و اعصاب نیز برای مدلسازی از مغز انسان به استفاده از ابررایانههای پرقدرت روی آوردهاند.
پروژه مغز آبی (Blue Brain) شامل تهیه یک مغز مجازی و کامل انسان است؛ محققان سوئیسی در این پروژه از ابررایانه Blue Gene برای شبیهسازی ساختارهای مولکولی مغز یک پستاندار واقعی استفاده میکنند. در سال 2006 میلادی محققان موفق به شبیهسازی یک ستون کامل از سلولهای عصبی مغز موش شدند.