超级计算机的工作原理与日常计算机相同，但它们的性能水平要高得多，而且看起来更像旧的经典大型机。与普通台式电脑或笔记本电脑不同，它们处理大量数据集并以令人难以置信的速度执行计算。据称，它们是世界上最快的计算机国际商业机器公司，并且需要大量的基础设施来运行——包括先进的冷却系统。
从架构上来说，它们还配备了比普通 PC 更多的组件。您的笔记本电脑可能有一个中央处理单元 (CPU) 和一个图形处理单元 (GPU)，但一台超级计算机可能有成千上万个 CPU 和 GPU — 每一个都比您找到的现成的强大得多。
它们的性能还使用每秒浮点运算数 (FLOPS) 来衡量，其中一个浮点运算是一种数学计算。目前，世界上最强大的超级计算机的运算能力超过 1 exaFLOP——1 千万亿 (1018) FLOPS——而普通 PC 和笔记本电脑的运算能力通常为数百 gigaFLOP——1 万亿 (109) FLOPS。我们将这样的机器称为百亿亿次超级计算机。
由于超级计算机可以处理大量数据并以极快的速度处理计算，因此科学家经常使用超级计算机来解决药物和材料发现中的问题。超级计算机还可以进行预测（例如天气预报），甚至可以学习如何下棋，例如 1997 年 IBM 的经典深蓝超级计算机。
基于最新TOP500排名，这里是当今七台最强大的在线超级计算机。
1. 船长
- 地点：劳伦斯利弗莫尔国家实验室 — 美国加利福尼亚州
- 表现：1,742 petaFLOPS（1.742 exaFLOPS）
- 成分：AMD Instinct MI300A APU 中的 AMD 第四代 EPYC 24 核 CPU
- 首次上线：2024 年 11 月
El Capitan 现在是世界上— 也是地球上第三台百亿亿次计算机 — 将于 2024 年底上线。
这台超级计算机位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室，将在没有地下测试的情况下执行旨在保护和保障美国核武器库存的任务。它还用于与国家安全相关的机密任务，包括如何（人工智能）和机器学习可用于该任务。它还将解决材料科学和物理学中的问题。
该超级计算机最初是受美国能源部委托，作为 2018 年建造的 Sierra 机器的替代品，作为该计划的一部分CORAL-2计划。它还拥有巅峰性能
2. 前沿
- 地点：橡树岭国家实验室——美国田纳西州
- 表现：1,353 petaFLOPS（1.4 exaFLOPS）
- 成分：AMD EPYC 64 核 CPU 和 AMD Instinct MI250X GPU
- 首次上线：2022 年 8 月
目前排名第二的 Frontier 由超级计算巨头 HPE Cray 打造，于 2022 年上线，成为世界上第一台百亿亿次计算机。科学家最初计划将 Frontier 用于癌症研究、药物发现、核聚变、奇异材料、设计超高效发动机和恒星爆炸建模。IEEE 频谱。
据报道，未来几年，科学家将利用 Frontier 设计新的运输和医学技术麻省理工科技评论。埃文·施奈德匹兹堡大学计算天体物理学助理教授告诉《麻省理工科技评论》，他希望模拟随着时间的推移而演变。
3. 极光
- 地点：阿贡国家实验室——美国伊利诺伊州
- 表现：1,012 petaFLOPS（1.0 exaFLOPS）
- 成分：英特尔至强 Max 系列 CPU 和英特尔数据中心 Max 系列 GPU
- 首次上线：2023 年 6 月
名单上最年轻的超级计算机之一也可能有一天成为最强大的。 Aurora 位于阿贡领导计算设施 (ALCF)，成为有史以来第二台百亿亿次超级计算机，并且ALCF代表表示它有潜力达到 2 exaFLOPS 的计算能力——是 Frontier 的两倍。
Aurora 与英特尔和 HPE 合作构建，集成了科学工具和分析、执行建模和模拟并运行人工智能 (AI)。 Aurora 的火力使其能够在气候预测、材料科学、能源存储和。据 Aurora 称，融合尤其是高性能计算线，有一天它可能有助于解开大规模聚变能源的秘密。
4. 鹰
- 地点：Microsoft Azure — 云/分布式
- 表现：561 petaFLOPS（0.56 exaFLOPS）
- 成分：Intel Xeon Platinum 8480C 48C CPU 和 Nvidia H100 GPU
- 首次上线：2023 年 8 月
微软的 Eagle 超级计算机并非基于实验室，而是基于云，任何人都可以通过 Microsoft Azure 云平台访问它。它是一个分布式系统网络，这些系统共同拥有足够的能力成为世界上第三快的超级计算机。理论上，任何愿意付费的人都可以使用 Eagle。
5.HPC6
- 地点：Eni 绿色数据中心 — Ferrera Erbognone，意大利
- 表现：477.9 petaFLOPS
- 成分：AMD Instinct MI250X GPU 中的 AMD 第三代 EPYC 64 核 CPU
- 首次上线：2024 年 11 月
意大利能源公司埃尼于2024年11月推出了欧洲最强大的超级计算机。这台超级计算机被称为“HPC6”，也是世界上第一台工业用超级计算机，也是第一个进入前五名的非美国系统。 Eni 绿色数据中心基础设施的改进将性能水平提高了近 10 倍，从 70 petaFLOPS 提高到峰值 606 petaFLOPS。 HPC6 旨在支持脱碳工作和能源效率的研究。
该超级计算机将研究二氧化碳储存的地质和流体动力学，以及开发高性能电池，优化生物燃料供应链，开发用于生物化学领域的材料，并模拟磁约束聚变中的等离子体行为。埃尼代表还表示，HPC6有一个新的液体冷却系统，采用“直接”方法，可散发96%的热量。
6. 富岳
- 地点：Riken 计算科学中心 — 日本神户
- 表现：442 petaFLOPS（0.44 exaFLOPS）
- 成分：A64FX CPU
- 首次上线：2020年6月
Fugaku 曾经是世界上最强大的超级计算机（2020 年 6 月至 2022 年 6 月期间），是该列表中最古老的前五名系统之一。它的名字来源于距离东京约 60 英里（100 公里）的活火山富士山，并在首次登顶 TOP500 排行榜时取代了 Summit 超级计算机（排名第 7）。
多年来，科学家们利用富岳解决了几个关键的研究问题。在新冠肺炎 (COVID-19) 疫情期间，研究人员利用其数字处理能力证实，用无纺布制成的口罩能够更有效地阻挡空气中的呼吸道飞沫。日经亚洲。 Fugaku 目前正在以 ChatGPT 为模型训练日语 AI 大语言模型，日本新闻报道称。
7. 阿尔卑斯山
- 地点：瑞士国家超级计算中心 — 瑞士卢加诺
- 表现：270 千万亿次浮点运算
- 成分：Nvidia GH200 Grace Hopper 处理器
- 首次上线：2024 年 9 月
阿尔卑斯超级计算机于 2024 年 9 月启用，致力于处理现代科学所需的大量数据，旨在取代瑞士国家超级计算中心 (CSCS) 之前的 Piz Daint 超级计算机。该机器向世界各地的研究人员开放使用。
计算机的基础设施允许将其部分处理能力留出用于特定目的。例如，一个“多功能集群”将专门用于瑞士气象和气候学联邦办公室 MeteoSwiss。另一个将致力于机器学习和人工智能工作负载。虽然其核心位于 CSCS，但该超级计算机也分布在其他站点，包括洛桑瑞士联邦技术研究所、维林根的保罗谢勒研究所 (PSI) 和意大利博洛尼亚的欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 数据中心。
8. 空间
- 地点：CSC 数据中心 — 芬兰卡亚尼
- 表现：380 petaFLOPS（0.38 exaFLOPS）
- 成分：AMD 第三代 EPYC 64 核 CPU 和 AMD Instinct MI250X GPU
- 首次上线：2021 年 6 月
总部位于芬兰的 LUMI 曾经是欧洲最强大的超级计算机，现在是世界上第八快的超级计算机。据介绍，它使用 100% 可再生水力发电欧盟 (EU) 官员，其废热被用来为附近的建筑物供暖。它于三年前开始试点运营，并于 2023 年 2 月全面运营。
官方表示，该系统被指定为欧洲各地研究人员可以用于协作研究的超级计算机，针对基于人工智能的工作负载进行了优化之前说过。 LUMI 还被用作量子计算机的“合作伙伴”，即两个名为 QAL 9000 和 Helmi 的系统——均位于芬兰。这种量子经典计算合作伙伴关系旨在为研究人员提供当前最好的（由于其未来的潜力而受到严格限制）和超级计算机。
9.莱昂纳多
- 地点：CINECA 数据中心 — 意大利博洛尼亚
- 表现：239 petaFLOPS（0.23 exaFLOPS）
- 成分：Intel Xeon Platinum 8358 32 核 CPU 和 Nvidia A100 GPU
- 首次上线：2022 年 11 月
Leonardo 是欧盟 EuroHPC 超级计算计划一部分的另一个系统，由三个模块组成，这些模块组合在一起使其成为欧洲第二快的机器。主办它的组织，电影院，是一个由意大利大学、公共研究中心和政府机构组成的联盟。
该超级计算机于 2023 年 5 月进入预生产阶段，在此期间提交了 80 个项目，并选择了 13 个项目。随后，8月，超级计算机进入生产阶段。
