ابررایانه‌ها کجای زندگی ما هستند؟

کد خبر: ۳۷۴۲۴۵

تاریخ: ۰۷ بهمن ۱۳۹۲ - ۱۰:۴۱

زمانی که بحث از ابررایانه‌ها به میان می‌آید، سیستم‌های عظیم، بزرگ‌اندام به ذهن خطور می‌کنند که فضای بسیار زیادی را اشغال کرده‌ و به‌طور مکرر در حال انجام فرآیندهای محاسباتی هستند.

شاید این موضوع که امروزه در همه‌جا شاهد تبلت‌ها، رایانه‌های شخصی و سیستم‌های ارتباطی هستیم ولی در عین‌حال هنوز هم از ابر رایانه‌ها استفاده می‌شود، کمی عجیب به‌نظر برسد. اما این پرسش همواره وجود داشته که چه چیزی باعث فوق‌العاده بودن کارایی ابر رایانه‌ها می‌شود؟

در واقع پاسخ به این سوال ساده نیست. اساسا یک ابررایانه هر نوع سیستم رایانه‌ای است که قدرتمندترین و پر‌سرعت‌ترین نمونه حاضر این دستگاه به‌حساب می‌آید.

به گزارش ایسنا اولین نمونه ابر رایانه‌ در سال ۱۹۴۴ و با نام کلوسوس آغاز به‌کار کرد. کلوسوس توسط تامی فلاورز، عضوی از گروه رمزگشایی Bletchley در انگلستان طراحی شد و هدف آن رهگیری و تفسیر پیام‌هایی کد‌دار بود که توسط آلمانی‌ها در طول جنگ جهانی دوم ارسال می‌شدند.

این مرکز جایی بود که در آنجا پیش از این کدهای موسوم به «انیگما» رمزگشایی شده بودند. اما در سال ۱۹۴۳ آلمانی‌ها یک سیستم جدید و پیچیده‌تر را با نام «لورنتس» پیاده‌سازی کردند، به‌طوری‌که رمزگشایی هر پیام آن به‌طور دستی هفت تا هشت هفته به‌طول می‌انجامید و به‌علاوه کدهای آن در طول هر ۲۴ ساعت تغییر می‌کردند.

تامی فلاورز به این نتیجه رسید که تنها راه شکستن کدهای لورنتس توسعه یک سیستم جدید رایانه‌ای است. ماشین عظیم‌الجثه او (کلوسوس) دارای ۱۶۰۰ لامپ شیشه‌ای بود و پس از اولین راه‌اندازی توانست کد مربوط به پیام‌ها را به سرعت دریافت‌کنندگان آلمانی‌اش بشکند و حتی در برخی موارد پیام‌های شخص هیتلر نیز رمزگشایی شدند. کلوسوس قادر به خواندن ۵۰۰۰ کاراکتر در هر ثانیه بود. اهمیت این ابر رایانه به‌اندازه‌ای بود که وینستون چرچیل اعلام کرد فرآیند رمزگشایی کدهای فرماندهی عالی آلمان در نهایت مدت زمان جنگ را تا دو سال کاهش داد. سرانجام در انتهای جنگ، کلیه ماشین‌های کلوسوس را به‌جز دو مورد تخریب کردند.

انواع و کاربردهای ابر رایانه‌

اگر کلوسوس را با یک ابر رایانه مثل Columbia مقایسه کنیم، به پیشرفت قابل توجه تولید این سیستم‌ها پی‌خواهیم برد. Columbia ابر رایانه تولیدی ناسا قادر به اجرای ۵.۴۲ تریلیون فرآیند در هر ثانیه است و در مجموع می‌توان گفت آنچه بیشترین اهمیت را در ابر رایانه‌ها دارد، توان محاسباتی آن‌هاست.

به‌عبارت دیگر، ابر رایانه سیستمی با بیشترین توان پردازشی در مقایسه با هر نوع رایانه دیگر به‌شمار می‌رود. با این حال عوامل دیگری هم در قرار‌گرفتن یک رایانه در مجموعه ابر رایانه‌ها دخیل هستند. تعداد پردازنده‌ها و میزان فضای ذخیره‌سازی از زمره این عوامل کلیدی هستند.

اولین ابر رایانه برای رمزگشایی کدهای ورودی توسعه داده شد و امروزه هم شاهد نمونه‌هایی هستیم که برای نیل به همین هدف تولید می‌شوند.

در سال جاری سازمان امنیت ملی هسته‌ای با همکاری دانشگاه پوردو شبکه‌ای از ابر رایانه‌ها را طراحی کرده‌اند که قابلیت شبیه‌سازی عملکرد سلاح‌های هسته‌ای را دارند. این سیستم جدید از یکصد‌هزار ماشین رایانه‌ای برای انجام این کار استفاده می‌کند.

اما رویکردهای نظامی هدف نهایی تولید چنین سیستم‌هایی نیستند؛ زیرا هر زمان که شما تلفن هوشمند خود را برای دریافت اطلاعاتی مثل وضعیت آب و هوایی مناطق به کار می‌برید، به‌نوعی در حال استفاده از ابر رایانه‌ها هستید.

سریع‌ترین رایانه جهان در اختیار شرکت آی‌بی‌ام است و توانایی محاسبه ۱۶.۳۲ پتا فلاپ در ثانیه را دارد و این یعنی ۱۶ هزار تریلیون محاسبه در هر ثانیه. مورد استفاده این ابر رایانه که ماشین Sequoia نام گرفته، برقراری امنیت در مقابل سلاح‌های هسته‌ای و اجرای محاسبات پیچیده در مقیاس‌های بزرگ اعلام شده است.

اولین نمونه این سیستم در ایران در سال ۱۳۸۰ توسط محققان دانشگاه صنعتی امیر‌کبیر به بهره‌برداری رسید که دارای قدرت پردازشی ۸۶۰ میلیارد فرآیند در ثانیه بود. گام بعدی در این حوزه توسط پژوهشگاه دانش‌های بنیادی برداشته شد. محققان این پژوهشگاه اولین ابر رایانه برای پردازش در حوزه نانو محاسباتی در پژوهشگاه دانش‌های بنیادی را راه‌اندازی کردند.

این ابر رایانه ظرفیت پردازش ۵۰۰ گیگا فلاپ را دارد، ولی محققان این پژوهشگاه امیدوارند بتوانند ظرفیت پردازش را تا یک ترا فلاپ ارتقا دهند. این ابر رایانه، محققان و متخصصان حوزه نانومحاسباتی و فیزیک نظری را در مطالعات سیستم‌های مولکولی و اتمی، ساخت حسگرهای فوق حساس برای تشخیص و درمان بیماری‌ها، ساخت روبات‌های بسیار کوچک، ساخت داروهای هوشمند، فیزیک زیستی و ساخت اتم‌های مصنوعی یاری می‌دهد.

با همه این‌ها ابر رایانه‌ها کاربردهای دیگری هم دارند و فقط محدود به انجام برخی محاسبات پیچیده نمی‌شوند. امروزه برخی از این سیستم‌ها را به‌معنای واقعی کلمه برای سرگرمی و بازی ساخته‌اند. World of Warcraft، یکی از محبوب‌ترین بازی‌های آنلاین به حساب می‌آید؛ فقط کافی‌ است تصور کنید که چگونه ممکن است در یک لحظه بیش از یک میلیون نفر در این بازی سهم داشته باشند، تا اهمیت پردازش گرافیکی و سرعت بازی فکر شما را به ابر رایانه‌ها معطوف کند. به این ترتیب، جهانی‌شدن چنین سرگرمی‌هایی را مدیون ابر رایانه‌ها هستیم.

در مجموع باید بگوییم با وجود این‌که دنیای اطراف ما پر از تبلت، تلفن هوشمند و رایانه‌های شخصی است، هیچ‌گاه از ابر رایانه‌ها بی‌نیاز نیستیم و اغلب اوقات بدون این‌که متوجه باشیم، از آن‌ها استفاده می‌کنیم. این ابر رایانه‌ها هستند که با پیش‌بینی هوای بارانی به ما توصیه می‌کنند چتر همراه داشته باشیم و یا روزی دیگر ما را به دنیای نبرد استراتژیک میهمان می‌کنند.