超級計算機的工作原理與日常計算機相同，但它們的性能水平要高得多，而且看起來更像舊的經典大型機。與普通台式電腦或筆記本電腦不同，它們處理大量數據集並以令人難以置信的速度執行計算。據稱，它們是世界上最快的計算機國際商業機器公司，並且需要大量的基礎設施來運行——包括先進的冷卻系統。
從架構上來說，它們還配備了比普通 PC 更多的組件。您的筆記本電腦可能有一個中央處理單元 (CPU) 和一個圖形處理單元 (GPU)，但一台超級計算機可能有成千上萬個 CPU 和 GPU — 每一個都比您找到的現成的強大得多。
它們的性能還使用每秒浮點運算數 (FLOPS) 來衡量，其中一個浮點運算是一種數學計算。目前，世界上最強大的超級計算機的運算能力超過 1 exaFLOP——1 千萬億 (1018) FLOPS——而普通 PC 和筆記本電腦的運算能力通常為數百 gigaFLOP——1 萬億 (109) FLOPS。我們將這樣的機器稱為百億億次超級計算機。
由於超級計算機可以處理大量數據並以極快的速度處理計算，因此科學家經常使用超級計算機來解決藥物和材料發現中的問題。超級計算機還可以進行預測（例如天氣預報），甚至可以學習如何下棋，例如 1997 年 IBM 的經典深藍超級計算機。
基於最新TOP500排名，這裡是當今七台最強大的在線超級計算機。
1. 船長
- 地點：勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 — 美國加利福尼亞州
- 表現：1,742 petaFLOPS（1.742 exaFLOPS）
- 成分：AMD Instinct MI300A APU 中的 AMD 第四代 EPYC 24 核 CPU
- 首次上線：2024 年 11 月
El Capitan 現在是世界上— 也是地球上第三台百億億次計算機 — 將於 2024 年底上線。
這台超級計算機位於勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，將在沒有地下測試的情況下執行旨在保護和保障美國核武器庫存的任務。它還用於與國家安全相關的機密任務，包括如何（人工智能）和機器學習可用於該任務。它還將解決材料科學和物理學中的問題。
該超級計算機最初是受美國能源部委託，作為 2018 年建造的 Sierra 機器的替代品，作為該計劃的一部分CORAL-2計劃。它還擁有巔峰性能
2. 前沿
- 地點：橡樹嶺國家實驗室——美國田納西州
- 表現：1,353 petaFLOPS（1.4 exaFLOPS）
- 成分：AMD EPYC 64 核 CPU 和 AMD Instinct MI250X GPU
- 首次上線：2022 年 8 月
目前排名第二的 Frontier 由超級計算巨頭 HPE Cray 打造，於 2022 年上線，成為世界上第一台百億億次計算機。科學家最初計劃將 Frontier 用於癌症研究、藥物發現、核聚變、奇異材料、設計超高效發動機和恆星爆炸建模。IEEE 頻譜。
據報導，未來幾年，科學家將利用 Frontier 設計新的運輸和醫學技術麻省理工科技評論。埃文·施奈德匹茲堡大學計算天體物理學助理教授告訴《麻省理工科技評論》，他希望模擬隨著時間的推移而演變。
3. 極光
- 地點：阿貢國家實驗室——美國伊利諾伊州
- 表現：1,012 petaFLOPS（1.0 exaFLOPS）
- 成分：英特爾至強 Max 系列 CPU 和英特爾數據中心 Max 系列 GPU
- 首次上線：2023 年 6 月
名單上最年輕的超級計算機之一也可能有一天成為最強大的。 Aurora 位於阿貢領導計算設施 (ALCF)，成為有史以來第二台百億億次超級計算機，並且ALCF代表表示它有潛力達到 2 exaFLOPS 的計算能力——是 Frontier 的兩倍。
Aurora 與英特爾和 HPE 合作構建，集成了科學工具和分析、執行建模和模擬並運行人工智能 (AI)。 Aurora 的火力使其能夠在氣候預測、材料科學、能源存儲和。據 Aurora 稱，融合尤其是高性能計算線，有一天它可能有助於解開大規模聚變能源的秘密。
4. 鷹
- 地點：Microsoft Azure — 雲/分佈式
- 表現：561 petaFLOPS（0.56 exaFLOPS）
- 成分：Intel Xeon Platinum 8480C 48C CPU 和 Nvidia H100 GPU
- 首次上線：2023 年 8 月
微軟的 Eagle 超級計算機並非基於實驗室，而是基於雲，任何人都可以通過 Microsoft Azure 雲平台訪問它。它是一個分佈式系統網絡，這些系統共同擁有足夠的能力成為世界上第三快的超級計算機。理論上，任何願意付費的人都可以使用 Eagle。
5.HPC6
- 地點：Eni 綠色數據中心 — Ferrera Erbognone，意大利
- 表現：477.9 petaFLOPS
- 成分：AMD Instinct MI250X GPU 中的 AMD 第三代 EPYC 64 核 CPU
- 首次上線：2024 年 11 月
意大利能源公司埃尼於2024年11月推出了歐洲最強大的超級計算機。這台超級計算機被稱為“HPC6”，也是世界上第一台工業用超級計算機，也是第一個進入前五名的非美國系統。 Eni 綠色數據中心基礎設施的改進將性能水平提高了近 10 倍，從 70 petaFLOPS 提高到峰值 606 petaFLOPS。 HPC6 旨在支持脫碳工作和能源效率的研究。
該超級計算機將研究二氧化碳儲存的地質和流體動力學，以及開發高性能電池，優化生物燃料供應鏈，開髮用於生物化學領域的材料，並模擬磁約束聚變中的等離子體行為。埃尼代表還表示，HPC6有一個新的液體冷卻系統，採用“直接”方法，可散發96%的熱量。
6. 富嶽
- 地點：Riken 計算科學中心 — 日本神戶
- 表現：442 petaFLOPS（0.44 exaFLOPS）
- 成分：A64FX CPU
- 首次上線：2020年6月
Fugaku 曾經是世界上最強大的超級計算機（2020 年 6 月至 2022 年 6 月期間），是該列表中最古老的前五名系統之一。它的名字來源於距離東京約 60 英里（100 公里）的活火山富士山，並在首次登頂 TOP500 排行榜時取代了 Summit 超級計算機（排名第 7）。
多年來，科學家們利用富嶽解決了幾個關鍵的研究問題。在新冠肺炎 (COVID-19) 疫情期間，研究人員利用其數字處理能力證實，用無紡布製成的口罩能夠更有效地阻擋空氣中的呼吸道飛沫。日經亞洲。 Fugaku 目前正在以 ChatGPT 為模型訓練日語 AI 大語言模型，日本新聞報導稱。
7. 阿爾卑斯山
- 地點：瑞士國家超級計算中心 — 瑞士盧加諾
- 表現：270 千萬億次浮點運算
- 成分：Nvidia GH200 Grace Hopper 處理器
- 首次上線：2024 年 9 月
阿爾卑斯超級計算機於 2024 年 9 月啟用，致力於處理現代科學所需的大量數據，旨在取代瑞士國家超級計算中心 (CSCS) 之前的 Piz Daint 超級計算機。該機器向世界各地的研究人員開放使用。
計算機的基礎設施允許將其部分處理能力留出用於特定目的。例如，一個“多功能集群”將專門用於瑞士氣象和氣候學聯邦辦公室 MeteoSwiss。另一個將致力於機器學習和人工智能工作負載。雖然其核心位於 CSCS，但該超級計算機也分佈在其他站點，包括洛桑瑞士聯邦技術研究所、維林根的保羅謝勒研究所 (PSI) 和意大利博洛尼亞的歐洲中期天氣預報中心 (ECMWF) 數據中心。
8. 空間
- 地點：CSC 數據中心 — 芬蘭卡亞尼
- 表現：380 petaFLOPS（0.38 exaFLOPS）
- 成分：AMD 第三代 EPYC 64 核 CPU 和 AMD Instinct MI250X GPU
- 首次上線：2021 年 6 月
總部位於芬蘭的 LUMI 曾經是歐洲最強大的超級計算機，現在是世界上第八快的超級計算機。據介紹，它使用 100% 可再生水力發電歐盟 (EU) 官員，其廢熱被用來為附近的建築物供暖。它於三年前開始試點運營，並於 2023 年 2 月全面運營。
官方表示，該系統被指定為歐洲各地研究人員可以用於協作研究的超級計算機，針對基於人工智能的工作負載進行了優化之前說過。 LUMI 還被用作量子計算機的“合作夥伴”，即兩個名為 QAL 9000 和 Helmi 的系統——均位於芬蘭。這種量子經典計算合作夥伴關係旨在為研究人員提供當前最好的（由於其未來的潛力而受到嚴格限制）和超級計算機。
9.萊昂納多
- 地點：CINECA 數據中心 — 意大利博洛尼亞
- 表現：239 petaFLOPS（0.23 exaFLOPS）
- 成分：Intel Xeon Platinum 8358 32 核 CPU 和 Nvidia A100 GPU
- 首次上線：2022 年 11 月
Leonardo 是歐盟 EuroHPC 超級計算計劃一部分的另一個系統，由三個模塊組成，這些模塊組合在一起使其成為歐洲第二快的機器。主辦它的組織，電影院，是一個由意大利大學、公共研究中心和政府機構組成的聯盟。
該超級計算機於 2023 年 5 月進入預生產階段，在此期間提交了 80 個項目，並選擇了 13 個項目。隨後，8月，超級計算機進入生產階段。
