Суперкомп'ютери можуть із надвисокою точністю проводити операції з числами. Тому їхня обчислювальна потужність використовується для аналізу гігантських обсягів даних і моделювання складних динамічних процесів. Широкий вжиток суперкомп'ютери знаходять, наприклад, у кліматичних дослідженнях або квантовій фізиці. Дедалі активніше їх застосовують також у наукових галузях, що займаються вивченням нейронних процесів і створенням штучного інтелекту.

Найпотужніший німецький суперкомп'ютер знаходиться у Юліхському дослідницькому центрі (Forschungszentrum Jülich), що розташований у федеральній землі Північний Рейн-Вестфалія. Його ввели в експлуатацію наприкінці червня.

Вже під час перших тестових випробувань Juwels продемонстрував швидкодію у 6,2 петафлопса, тобто він може обчислювати 6,2 квадрильйона операцій над числами з рухомою крапкою (або комою) на секунду. У світовому рейтингу Top500, який оцінює найпотужніші високопродуктивні обчислювальні машини світу, Juwels займає 23-тє місце. Як зазначено в прес-релізі дослідницького центру в Юліху, жоден інший німецький комп'ютер наразі не працює швидше, ніж Juwels (абревіатура від Jülich Wizard for European Leadership Science).

Суперкомп'ютер із модулярною архітектурою

Кластерний суперкомп'ютер Juwels складається з різних спеціалізованих компонентів, які за необхідності можна підключати одне до одного за допомогою програмного інтерфейсу. Теоретична максимальна потужність першого кластерного модуля Juwels, введеного зараз у експлуатацію, може досягати 12 петафлопсів. За даними дослідницького центру, це приблизно відповідає сумарній потужності 60-ти тисяч сучасних персональних комп'ютерів.

У 2019 році найпотужніший на сьогодні німецький суперкомп'ютер отримає так званий бустер, тобто прискорювач для проведення паралельних обчислювальних операцій на найбільш придатних для цього елементах кластера. Аналогічно до турбокомпресора, що збільшує тиск усередині камери згоряння, бустер переводить складні обчислювальні операції з окремих комп'ютерів на модулярну систему, де обробка даних відбувається в паралельному режимі і з високою ефективністю. Об'єднані в одну систему, кластер і бустер, таким чином, одночасно працюють над виконанням спільної задачі.

Комп'ютери типу Juwels у магазині не придбаєш. Суперкомп'ютерний центр у Юліху, як підкреслює його директор Томас Ліпперт (Thomas Lippert), має достатні можливості для проведення власних розробок, спрямованих на створення надпотужних обчислювальних комплексів. Крім фахівців юліхського центру над створенням Juwels працювали також німецька фірма ParTec, фахівець з кластерних систем із Мюнхена і французька корпорація Atos. Модулярний суперкомп'ютер Juwels, як зазначає директор мюнхенської компанії Бернгард Фровіттер (Bernhard Frohwitter), являє собою "нову технологію, створену і застосовувану в Європі". Інновація в царині суперкомп'ютерів сьогодні походить, за його словами, з Європи.

Успішним доказом переваг кластерної системи став суперкомп'ютер Jureca, створений на базі Юліхського дослідницького центру російською компанією "Т-платформи". У рейтингу Тop500 за червень 2018 року Jureca займає 38-е місце. Juwels - це та ж технологія, але зі значно вищою продуктивністю. Модулярна архітектура суперкомп'ютера Juwels не лише відкриває нові обчислювальні можливості, але і є більш економічною і ресурсозберігаючою технологією.

Juwels замінив у Юліху суперкомп'ютер під назвою Juqueen, який у 2013 році був найпотужнішим європейським суперкомп'ютером із максимальною швидкістю обчислень у 5,9 петафлопса. Модулярний Juwels вдвічі перевершує за потужністю вже відключений Juqueen, в основі якого лежить технологія Blue Gene фірми IBM.

TOP500 очолюють США і Китай

Поки що найпотужніші суперкомп'ютери створюють у США і Китаї. Червневий рейтинг Tоp500 очолює Summit, розроблений IBM для національної лабораторії Oak Ridge міністерства енергетики США. Швидкість обчислень, які він виконує, складає 122 петафлопси. За цим показником Summit у шість разів перевершує найпотужніший європейський суперкомп'ютер, який працює в Національному суперкомп'ютерному центрі Швейцарії, і відповідно, посідає нині шосте місце в рейтингу Tоp500.

Згідно з червневим рейтингом Tоp500, у США знаходяться шість із десяти найшвидших комп'ютерів світу, два - в Китаї і по одному в Японії і Швейцарії. Щоб потрапити зараз до першої десятки, комп'ютер має демонструвати швидкість обчислень не менше 14 петафлопсів. Найшвидший німецький комп'ютер в Юліху поки що розвиває швидкість до шести петафлопсів. Але вже за кілька років це може бути в сотню разів більше.

Наступна мета - Exascale

Надпотужні суперкомп'ютери класу exaFLOPS - наступна епохальна віха в комп'ютерній інженерії. Екзафлопсні системи матимуть продуктивність у тисячу разів вище, ніж системи петафлопсного класу. Поки що гіпотетичні екзафлопсні комп'ютери будуть здатні виконувати один квінтильйон операцій з рухомою комою на секунду і споживатимуть не більше декількох десятків мегаватів. Декілька країн вже працюють над створенням екзафлопсних систем.

У Німеччині моделлю для будівництва мегапотужного екзафлопсного комп'ютера стане Juwels. Юліхський дослідницький центр співпрацює в рамках цього проекту з іще двома провідними німецькими центрами з суперкомп'ютерних технологій: Високопродуктивним обчислювальним центром Штутгарта (HLRS) і обчислювальним центром імені Лейбніца в місті Гархінг (LRZ). Всі разом вони утворюють так званий Суперкомп'ютерний центр Гаусса (GCS) і беруть участь у конкурсі Євросоюзу на фінансування проектів зі створення комп'ютерів формату Exascale.

Обчислювальна потужність майбутнього надшвидкісного німецького комп'ютера має дорівнювати сумарній потужності всіх суперкомп'ютерів із першої двадцятки нинішнього рейтингу Top500. А це понад 500 петафлопсів!

Однак це не означає, що майбутня європейська екзафлопсна система відразу ж очолить список найшвидших суперкомп'ютерів світу. Адже Китай і США теж будують суперкомп'ютери нового покоління.