Современные суперкомпьютеры способны выполнять более триллиона вычислений в секунду. Такая огромная мощность позволяет исследователям решать задачи, с которыми ранее справиться было невозможно. В рамках XXVI Апрельской международной научной конференции Илиас Коцирас, профессор Университета Уилфрида Лорье, рассказал о возможностях суперкомпьютеров в таких областях, как моделирование климата, астрофизика, медицина и др.

В популярном романе Дэна Брауна 1998 года «Цифровая крепость» описан суперкомпьютер невероятной мощности. Он состоял из 3 млн процессоров, которые работали параллельно и могли взломать любой шифр за секунды. То, что казалось фантастикой 25 лет назад, сегодня стало реальностью. Современные экзафлопсные суперкомпьютеры способны выполнять более триллиона вычислений в секунду. Для сравнения: обычному компьютеру для этого потребовались бы десятки лет.

Благодаря высокопроизводительным вычислениям сегодня можно решать огромное количество задач — от моделирования новых лекарственных препаратов до изучения происхождения Вселенной.

«На мой взгляд, самая важная и востребованная область сегодня — адаптация к климатическим изменениям. За последние 50 лет от различных природных катаклизмов — пожаров, наводнений, землетрясений, ураганов — погибло более 2 млн человек. Глобальное изменение климата приводит к тому, что число катаклизмов с каждым годом растет. Суперкомпьютеры позволяют моделировать опасные ситуации и разрабатывать системы раннего предупреждения о катастрофах», — отмечает Илиас Коцирас.

Так, для моделирования цунами используются два метода: нелинейные уравнения мелкой воды и большие данные — огромные массивы данных, накопленные за много лет наблюдений. Оба метода можно реализовать только благодаря параллельным и высокопроизводительным вычислениям.

«Еще Пифагор придумал, что природные явления можно описать математически. Но для быстрых и эффективных расчетов нужны большие мощности. Люди любят и хотят жить у воды, но это не всегда безопасно. Системы раннего предупреждения о цунами и землетрясениях позволяют заранее эвакуировать людей и оценить потенциальный ущерб», — объясняет ученый.

Относительно новая область, в которой находят применение суперкомпьютеры, — создание цифровых двойников — точной виртуальной копии объекта: предприятия, транспортной системы, города или всей планеты.

«Представьте, что вам нужно построить нефтеперерабатывающий завод. Но где лучше это сделать? Если место окажется неподходящим, компания понесет огромные убытки. Поэтому мы создаем цифровой двойник такого завода, чтобы смоделировать все процессы и в итоге принять оптимальное решение, — говорит докладчик. — Двойники помогают сокращать расходы, предотвращать аварии и улучшать проектирование».

По словам профессора Коцираса, уже существует проект цифровой Земли, цель которого — разработать адаптивные стратегии, которые позволят бороться с изменениями климата.

Среди других важных областей, в которых требуются высокопроизводительные вычисления, — химия, медицина, метеопрогнозы, астрофизика, обучение генеративных моделей ИИ, криптография, поддержка социальных медиаплатформ и др.

По мнению Илиаса Коцираса, государства и частные компании продолжат активно инвестировать в разработку новых, более мощных и сложных суперкомпьютеров. Об этом свидетельствуют регулярно обновляемые рейтинги мощнейших суперкомпьютеров в России и в мире, представленные на сайтах top50.supercomputers.ru и top500.org. Что касается квантовых вычислений, главного конкурента суперкомпьютеров, то они все еще находятся на начальной стадии развития.