Cuộc đua Exascale: Lịch sử về những siêu máy tính nhanh nhất thế giới

Trong nhiều năm, exascale là Chén Thánh của ngành siêu máy tính. Kể từ khi máy tính petascale (1015 FLOPS) đầu tiên đi vào hoạt động vào năm 2008, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nhật Bản và Châu Âu đã chạy đua để xây dựng siêu máy tính exascale.

Trong 15 năm qua, nhiều siêu máy tính đã tranh giành vị trí hàng đầu, vì tốc độ siêu máy tính đã tăng từ tốc độ 1 petaflop lên 2 exaflop. Trong những năm gần đây, việc đầu tư từ phía Hoa Kỳ đã trao cho các siêu máy tính mới nhất của quốc gia này danh hiệu siêu máy tính nhanh nhất.

Cùng điểm qua những điểm nổi bật trong 15 năm qua của siêu máy tính:

2024: Máy tính lượng tử IBM trực tuyến

Vào tháng 4 năm 2024, Viện Bách khoa Rensselaer (RPI) và IBM đã công bố máy tính lượng tử IBM đầu tiên trên thế giới tại một khuôn viên trường đại học, 6 tháng sau khi bắt đầu lắp đặt. Giảng viên, nhà nghiên cứu, sinh viên và cộng tác viên sẽ có thể sử dụng hệ thống này để thúc đẩy nghiên cứu máy tính lượng tử.

2024: Đẩy nhanh nghiên cứu siêu máy tính lượng tử

Vào tháng 1 năm 2024, Quantinuum cho biết họ sẽ lắp đặt công nghệ máy tính lượng tử bẫy ion H1 Series tại khuôn viên của trung tâm nghiên cứu quốc gia và máy tính hiệu suất cao (HPC) Nhật Bản Riken. Nền tảng lai giữa máy tính lượng tử và siêu máy tính sẽ hỗ trợ chương trình nghiên cứu mà Softbank, Đại học Tokyo và Đại học Osaka đang thực hiện để phát triển các công cụ và ứng dụng nhằm tích hợp máy tính lượng tử với siêu máy tính cổ điển một cách hiệu quả.

2024: Đào tạo mô hình tham số nghìn tỷ

Các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge nổi tiếng đã đào tạo mô hình tham số nghìn tỷ chỉ bằng vài nghìn GPU trong siêu máy tính Frontier. Họ chỉ sử dụng 3.072 GPU để đào tạo mô hình ngôn ngữ lớn khổng lồ từ 37.888 GPU AMD được lưu trữ trong Frontier.

2024: Châu Âu ra mắt siêu máy tính Exascale

Châu Âu đã công bố kế hoạch ra mắt máy tính exascale đầu tiên vào năm 2024 để cạnh tranh với các siêu máy tính mạnh nhất thế giới. Jupiter sẽ được đặt tại Trung tâm siêu máy tính Jülich ở Đức và dự kiến ​​có khả năng thực hiện 1 exaflop, hay một tỷ tỷ phép tính mỗi giây. Chi phí xây dựng và vận hành siêu máy tính trong 6 năm dự kiến ​​là 500 triệu euro (545 triệu USD).

2023: Phá vỡ rào cản 1.000 Qubit

Vào tháng 11 năm 2023, công ty khởi nghiệp Atom Computing của Quantum đã tạo ra một mảng nguyên tử 1.225 vị trí trong nền tảng điện toán lượng tử thế hệ tiếp theo của mình, trở thành máy tính lượng tử đầu tiên vượt qua mốc 1.000 qubit.

2023: Siêu máy tính Exascale 'El Capitan' của LLNL

Siêu máy tính El Capitan 2 exaflop đã sẵn sàng trở thành siêu máy tính nhanh nhất thế giới khi bắt đầu được xây dựng vào năm 2023. Siêu máy tính này được cung cấp năng lượng bởi phần cứng Cray của Hewlett Packard Enterprise và bộ xử lý AMD thế hệ mới nhất.

2022: Siêu máy tính 'Frontier' của Oak Ridge

Siêu máy tính Frontier do HPE sản xuất đã được vinh danh là siêu máy tính nhanh nhất thế giới vào năm 2022, đưa Hoa Kỳ trở lại vị trí đầu tiên. Frontier hướng đến mục tiêu lý thuyết là 2 exaflop và dựa trên kiến ​​trúc HPE Cray EX235a, được trang bị bộ xử lý AMD EPYC 64C 2GHz với hơn 8,7 triệu lõi.

2020-2022: Siêu máy tính ‘Fugaku’ của Fujitsu

Năm 2020, siêu máy tính Fugaku chạy bằng ARM của Fujitsu đã dẫn đầu danh hiệu siêu máy tính nhanh nhất thế giới, đánh bại các đối thủ đến từ Hoa Kỳ và Trung Quốc. Hệ thống do Fujitsu xây dựng cho Trung tâm Khoa học tính toán RIKEN của Nhật Bản vẫn giữ vị trí hàng đầu cho đến năm 2022.

• 2022: Fujitsu cung cấp quyền truy cập vào công nghệ cung cấp năng lượng cho siêu máy tính nhanh nhất thế giới
• 2021: CPU Arm Server sắp có mặt tại Trung tâm dữ liệu
• 2020: Siêu máy tính chạy bằng ARM của Fujitsu giành ngôi vương về tốc độ trên toàn thế giới
• 2020: Fugaku của Nhật Bản vẫn là siêu máy tính nhanh nhất thế giới

2019: Siêu máy tính ‘Aurora’ của Argonne

Năm 2019, Intel và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã công bố kế hoạch xây dựng siêu máy tính exascale đầu tiên của quốc gia này tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne vào năm 2021. Siêu máy tính này sẽ sử dụng bộ xử lý Intel Xeon và phần cứng Cray, trở thành hệ thống điện toán hiệu suất cao đầu tiên tại Hoa Kỳ đạt tốc độ exaflop.

2018: Siêu máy tính 'Astra' dựa trên ARM của HPE

Năm 2018, HPE, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia đã công bố quan hệ đối tác để xây dựng Astra, vào thời điểm đó là siêu máy tính dựa trên ARM lớn nhất thế giới.

2018: Siêu máy tính 'Summit' của Oak Ridge

Năm 2018, Hoa Kỳ đã công bố Summit, một siêu máy tính do IBM và Nvidia thiết kế. Summit được cung cấp năng lượng bởi bộ xử lý Power 9 của IBM và GPU Tensor Core của Nvidia. Summit có kiến ​​trúc độc đáo kết hợp khả năng tính toán HPC và AI.

2017: DoE tái đầu tư vào Exascale

Năm 2017, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã trao 258 triệu USD tiền tài trợ cho 6 công ty công nghệ Hoa Kỳ trong nỗ lực xây dựng siêu máy tính exascale đầu tiên của quốc gia này.

2016-2018: Siêu máy tính ‘Sunway TaihuLight’ của Wuxi

Siêu máy tính Sunway TaihuLight của Wuxi là máy tính có hiệu suất cao nhất trong danh sách 500 siêu máy tính hàng đầu năm 2016. Sunway sử dụng CPU đơn giản không có cache bộ nhớ nhưng có hơn 10,6 triệu lõi xử lý được chia thành các cụm gồm 65.

2013-2015: Siêu máy tính ‘MilkyWay-2’ (Tianhe-2) của Trung Quốc

Trong khoảng thời gian từ năm 2013 đến năm 2015, Milkyway-2 (Tianhe-2) của Trung Quốc đã có một thời gian dài là máy tính nhanh nhất thế giới, xếp hạng ở vị trí hàng đầu năm lần. Với tốc độ 33,86 petaflop/giây, Milkyway-2 gần như gấp đôi hiệu suất của Titan, siêu máy tính nhanh nhất trước đó.

• 2015: Milkyway 2 của Trung Quốc được xếp hạng là siêu máy tính nhanh nhất lần thứ năm
• 2014: Milkyway 2 của Trung Quốc được xếp hạng là siêu máy tính nhanh nhất lần thứ tư
• 2013: Milky Way-2 của Trung Quốc là siêu máy tính hàng đầu thế giới

2013: Một chuẩn mực hiệu suất siêu máy tính mới

Vào năm 2013, có thông tin cho biết các nhà lãnh đạo của HPC đang tìm cách phát triển một chuẩn mực mới cho siêu máy tính, phản ánh nhu cầu tương quan tốt hơn với những mẫu tính toán và truy cập dữ liệu được tìm thấy trong nhiều ứng dụng hiện nay.

2012: DoE đầu tư vào siêu máy tính Exascale

Năm 2012, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã công bố tài trợ cho siêu máy tính exascale, cấp 62 triệu USD để thúc đẩy siêu máy tính "quy mô cực lớn". Trong khi đó, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley đã khởi công xây dựng một cơ sở mới để lưu trữ siêu máy tính của mình.

2012: Siêu máy tính "Titan" của Oak Ridge

Năm 2012, siêu máy tính Titan của Oak Ridge đã trở thành siêu máy tính nhanh nhất mới, đánh bại Sequoia của IBM. Titan có công suất tính toán 20 petaflop, đánh bại 16,3 petaflop của Sequoia.

2012: Siêu máy tính ‘Sequoia’ của LLNL

Siêu máy tính Sequoia của LLNL đã trở thành siêu máy tính nhanh nhất vào giữa năm 2012, đưa Hoa Kỳ lên vị trí dẫn đầu trong danh sách Top 500 lần đầu tiên kể từ năm 2009.

2011: Siêu máy tính ‘K’ của Fujitsu

Năm 2011, siêu máy tính K của Fujitsu đã giành vị trí siêu máy tính nhanh nhất thế giới, đạt chuẩn 10 petaflop.

2010: Siêu máy tính ‘Tianhe-1A’ của Trung Quốc

Siêu máy tính Tianhe-1A của Trung Quốc đạt 2,507 petaflop vào năm 2010 và giành vị trí cao nhất trong danh sách Top 500, đánh bại siêu máy tính Jaguar của Hoa Kỳ.

2009: Siêu máy tính ‘Jaguar’ của Oak Ridge

Năm 2009, siêu máy tính Jaguar của Oak Ridge đã đánh bại siêu máy tính RoadRunner của Los Alamos, giành vị trí dẫn đầu trong danh sách Top 500. Jaguar đạt tốc độ 1,75 petaflop/giây, đánh bại tốc độ 1,04 petaflop/giây của RoadRunner.