اختلف استخدام الحاسوب عما كان عليه من قبل، وذلك نتيجة لتضاعف سرعة أنظمته كل عام تقريبًا، حيث أن الترنزستورات أصبحت صغيرة جدًا وكذلك حاليًا يمكن لوحدة المعالجة المركزية (CPU) أن تقوم بإجراء ما يقرب من 21 مليار أمر في الثانية وهو عدد أكبر بكثير من قدرة أكثر الحواسيب تطورًا في السبعينات.
وتتبع زيادة قدرة الحاسوب زيادة الحاجة لتنفيذ العمليات الحاسوبية التي تزداد تعقيدًا يومًا بعد يوم بالإضافة إلى التعقيد في المجالات العلمية مثل التنبؤ المتقدم بالطقس ومحاكاة التجارب النووية وأيضًا محاكاة الدماغ البشري لذلك فإننا بحاجه إلى ابتكار حواسيب خارقة أسرع وذات قدرة أكبر، مما يؤدي إلى زيادة المنافسة ورغبة المؤسسات في ابتكار آلات يمكنها التفوق على بعضها البعض وذلك بالنسبة إلى عدد العمليات التي بمقدور الجهاز القيام بها في الثانية الواحدة، وهو معيار يطلق عليه اسم “فلوبس flops”. ولتحقيق هذا الهدف عدل المهندسون والعلماء مكونات الحواسيب لتتمكن من التنافس.
وبعض من هذه المكونات، كما في جهاز الحاسوب المكتبي العادي، هي: 1- الترانزستورات: دوائر إلكترونية تتطلب حركات سريعة ودقيقة للإشارات الإلكترونية، حيث تسمح الترانزستورات بتكبير هذه الإشارات، فكلما زادت الترانزستورات في الدائرة المتكاملة، زادت قدرتها على المعالجة وإجراء عدد أكبر من العمليات. 2- وحدات المعالجة المركزية CPU: تعَد المتحكم الأساسي في عمليات الحاسوب، فهي تقوم بتنفيذ جميع التعليمات المفصلة في برنامج الكمبيوتر من خلال تشغيل مجموعة من العمليات بسرعة محددة. 3- التبريد: تستهلك الحواسيب الخارقة الكثير من الطاقة، حيث يستهلك الحاسوب الخارق Tianhe-2 أربعة وعشرين ميجاوات، وهذا يكفي لتزويد 24 ألف منزل في الولايات المتحدة بالطاقة لشهر كامل، كما يطلق جزءًا من هذه الطاقة كحرارة، ولتعمل مكونات الحواسيب بكفاءة يجب أن تبقى باردة، وكان ذلك من أكبر التحديات التي واجهت الحواسيب الخارقة، ولكن بفضل استخدام سوائل تبريد متطورة ومعالجات منخفضة الطاقة ونظم تكييف الهواء الصناعية تم التغلب عليها.
كما تتطور الحواسيب الخارقة كثيرًا وفي وقت قصير جدًا، ففي العشر أعوام الأولى من القرن الحالي لم تكن الصين تمتلك حاسوبًا خارقًا واحدًا في موقع TOP500، وهو الموقع المختص بتصنيف أقوى الحواسيب الخارقة حول العالم، أما الآن في عام 2017 تملك الصين تقريبًا ثلث المراكز في ذلك الموقع. وتضم القائمة التالية أقوى ثمانية حواسيب خارقة في العالم حسب أحدث تصنيف فيه.
8- “Fujitu’s K computer”
يعتبر الحاسوب الأول الذي استطاع كسر حاجز الـ10 بيتافلوبس في نوفمبر 2011، والذي يعمل بقوة قدرها 80 ألف وحدة معالجة مركزية منفصلة، وذلك عبر موصلات متخصصة مصممة لنقل البيانات بسرعات عالية، كما أن نظام التبريد يقلل احتمالية تعرض وحدات المعالجة لحرارة زائدة، كما تشير “K” إلى الكلمة اليابانية “kei” والتي تعني 10 كدريليون، والذي يشير إلى الـ”flops”.
7- “Oakforest-PACS”
حاسوب أوكفورست باكس والذي كسر حاجز 25 بيتافلوبس وذلك بفضل الجيل الأخير من المعالجات “Intel xoen ph” والذي جعله أسرع حاسوب خارق في اليابان كما يتكون النظام من 8208 عقدة حاسوبية، ويستخدم للمساعدة في تعزيز أبحاث العلوم الحاسوبية وتعليم الباحثين الشباب كيفية إجراء حوسبة عالية الأداء، كما يعتبر الحاسوب ناتج التعاون بين جامعة طوكيو وجامعة تسوكوبا وشركة فوجيتسو ليميتد.
6- “Cori (NERSC)”
أحدث الحواسيب الخارقة للمركز القومي لبحوث الحوسبة والطاقة الوطنية بولاية كاليفورنيا، والذي سُمّيَ “كوري” نسبة إلى أول امرأة أمريكية تفوز بجائزة نوبل وهي جيرتي كوري، ويعمل الحاسوب بنظام “cray xc40” الذي صُنع بواسطة الشركة المسؤولة عن تحقيق تقدمات كبيرة في أداء الحواسيب الخارقة خلال السبعينيات.
5- “Sequoia”
حاسوب سكويا الذي صمم لقياس مخاطر الحرب النووية، وذلك عن طريق إجراء حسابات متقدمة في علم الأسلحة. كما يعتبر ملك لمختبر لورانس ليفرمور الوطني في ولاية كاليفورنيا ويعتبر خامس أقوى حاسوب خارق على الكوكب، وتصل سرعته لـ 17.2 بيتافلوبس وذلك وفقًا لمعيار لينباك بينشمارك.
4- “Titan”
يعَد “تايتن” من أشهر الحواسيب الخارقة في الغرب حيث كان أسرع حاسوب خارق على الكوكب حتى حل محله Tianhe-2 عام 2013، ويسمح الحاسوب للباحثين بإجراء عمليات المحاكاة المعقّدة المطلوبة في علوم الطقس والفيزياء الفلكية والفيزياء الجزيئية وذلك لقدرته التي تصل إلى 27 بيتافلوبس الناتجة عن اعتباره أول حاسوب يجمع بين معالجات أي أم دي أوبتيرون AMD Opteron CPUs ووحدات معالجة الرسومات نفيديا تسلا NVIDIA Tesla GPUs.
3- “Tianhe-2”
الحاسوب الصيني الخارق تيانهي-2 أو ميلكيواي-2 كما هو معروف أيضًا، والذي تصل قدرته إلى 33.86 بيتافلوبس، كما يحتوي على 16 ألف عقدة حاسوبية تشمل معالجات إنتل إيفي بريدج Intel Ivy Bridge وزيون فاي Xeon Phi والتي تسمح بإجراء محاكاة لتطبيقات أمنية حكومية. كما يعمل هذا الحاسوب كمنصة بحث مفتوحة للعلماء في جنوب الصين، واعتبر أسرع حاسوب خارق في شهر يونيو من عام 2013 ولكنه تراجع الآن للمرتبة الثالثة.
2- “Piz Daint (2017)”
حاسوب “بيز داينت” الخارق. أُطلِق عليه ذلك الاسم نسبة لأحد جبال سلسلة الألب في سويسرا. حصل الحاسوب على ترقية في أنظمته مما زاد من قدرته ثلاث أضعاف ما كانت عليه حتى وصلت إلى 19.6 بيتافلوبس مما جعله أسرع حاسوب خارق خارج آسيا، كما يستطيع الحاسوب خلق تصورات متقدمة ومحاكاة تصوير عالية الدقة. وسيتم تزويد قدرته في المعالجة لمصادم الهادرونات Large Hadron Collider في مركز سيرن CERN للأبحاث وذلك لمساعدته في تحليل كميات ضخمة من البيانات.
1- “Sunway TaihuLight”
حاسوب “سنواي تايهولايت” والذي يعتبر أسرع حاسوب خارق في العالم، والموجود الآن في المركز الوطني للحوسبة الخارقة بمدينة ويكزي “wuxi”. تصل قدرة الحاسوب إلى 125 بيتافلوبس أي أسرع بخمس مرات من الحاسوب الذي يحتل المركز الثاني، كما يتضمن 10.6 مليون نواة ويستخدم لأبحاث الطقس ونمذجة أنظمة الأرض وتحليل البيانات. وبالإضافة لذلك فإنه يقع في المركز الرابع ضمن تصنيف أكثر الأجهزة كفاءة في استهلاك الطاقة، حيث يتطلب أيضًا عددًا أقل من الميجاوات لكل ميجافلوبس.
كتابة: علياء هاشم
مراجعة: سمية عبدالقوي
تصميم: محمد خالد
فيديو: حسن عبدالرحيم
تحرير: أحمد عبدالستّار
