راهکار جدید محققان برای دسترسی از راه دور به ابررایانه‌ها

نه صفر، نه یک!

ابررایانه‌ها کجای زندگی ما هستند؟

تقریبا بیشتر کشورهای جهان ابررایانه دارند و برخی از آنها به دلیل برخورداری از سرعت عمل و قدرت خیره‌کننده در پردازش اطلاعات چیزی ماورای تصور هستند. در دنیای محاسبات، معیار برتری کشورها، برخورداری از ابررایانه‌های قدرتمند است که خود گویای واقعیتی مهم است؛ داشتن ابررایانه قدرتمندتر، یعنی داشتن توان بیشتر برای انجام پیچیده‌ترین محاسبات و تمام این معادلات به معنای توانمندی کشورهای دارای ابررایانه در حل پیچیده‌ترین مسائل علمی است.

کد خبر: ۹۱۸۱۸۱

دستیابی به سریع‌ترین ابررایانه‌ها، بهانه‌ای هیجان‌انگیز برای شکل‌گیری رقابتی جذاب میان کشورهای پیشرفته جهان است. همین چند روز پیش بود که چین با رونمایی از ابررایانه قدرتمند Sunway TaihuLight در صدر کشورهای دارای این فناوری قرار گرفت. اما حالا خبر می‌رسد شرکت آی‌بی‌ام، ابررایانه قدرتمندتری به نام Summit برای وزارت انرژی آمریکا آماده می‌کند تا در سال 2018 کار خود را آغاز کند.

برای درک هر چه بهتر توان محصول جدید آی‌بی‌ام کافی است به این ارقام توجه کنیم: ابر رایانه چینی‌ها که اکنون قدرتمندترین ابررایانه جهان محسوب می‌شود، توانایی انجام 93‌هزار تریلیون محاسبه در ثانیه را دارد. حال آن که Summit با قیمت نجومی 325 میلیون دلار (حدود 1137 میلیارد تومان)، اندکی بیش از دو برابر آن قدرت دارد. حالا این پرسش مطرح می‌شود که اصولا ابررایانه‌ها چه سطحی از فناوری به حساب می‌آیند که کشورهای جهان حاضرند برای داشتن آنها چنین ارقام خیره کننده‌ای بپردازند؟

نخستین ابررایانه‌ها

　نزدیک به 73 سال از ساخت نخستین رایانه جهان یعنی ENIAC می‌گذرد. هرچه زمان می‌گذشت فناوری ساخت این دسته از ماشین‌آلات محاسباتی پیشرفته‌تر از قبل می‌شد، اما هنوز رایانه‌هایی ساخته می‌شد که ساختار کلی آنها به اندازه فضای یک اتاق بزرگ بودند. بتدریج سر و کله ترانزیستورها و مدارهای ترکیبی پیدا شد و این یعنی فشرده‌سازی توان رایانه در ریزتراشه‌هایی به بزرگی ناخن انگشت. همزمان با توسعه فناوری‌های دیگر بویژه طراحی ماشین‌آلات پیشرفته و ارائه تکنیک‌های نوین درمانی، نیاز به رایانه‌های قوی‌تر بیش از هر زمان دیگری احساس می‌شد تا این که بشر به ایستگاه جدیدی در دنیای محاسبات رسید؛ ابررایانه‌ها. اگر نخستین رایانه‌ها فضایی به بزرگی یک اتاق اشغال می‌کردند، حالا ابررایانه‌هایی ساخته می‌شوند که به بزرگی همان اتاق‌ها هستند. با این تفاوت که انبوهی از ریزتراشه‌های قدرتمند را در دل خود جای داده‌اند. نخستین ابررایانه جهان موسوم به CDC600 در سال 1964 ساخته شد.

این ماشین محاسباتی ابعادی به بزرگی چهار کابینت داشت و جالب این که با هزینه هشت میلیون دلار آن دوران که معادل 60 میلیون دلار امروز می‌شود، ساخته شد. ابررایانه CDC600 توانایی انجام سه میلیون محاسبه در یک ثانیه (flops) را داشت. این ابررایانه ده برابر سریع‌تر از سریع‌ترین رایانه زمان خود یعنی IBM 7030 Stretch بود. حالا اما CDC600 تنها خراشی کوچک در دنیای ابرمحاسبات به حساب می‌آید؛ جایی که نسل قدرتمندی از آنها با بودجه‌های چند صد میلیون دلاری با هدف درک بهتر ناشناخته‌های عالم و حل پیچیده‌ترین مسائل علمی جهان ساخته می‌شوند.

تفاوت اصلی رایانه با ابررایانه

اگر قرار باشد تفاوت شاخصی میان رایانه و ابررایانه قائل شویم باید به این نکته اشاره کنیم: یک ابررایانه اصولا یک رایانه بسیار بزرگ یا صرفا سریع نیست که روی اطلاعات ورودی عملیات پردازش را انجام دهد و داده‌های خروجی را ارائه کند؛ بلکه در چنین ابرماشین محاسباتی به جای انجام پردازش‌های سریالی، از پردازش‌های موازی (همزمان) استفاده می‌شود.

پس می‌توان گفت یک ابررایانه به جای انجام یک محاسبه در یک زمان، انبوهی از محاسبات را در یک لحظه انجام می‌دهد و به این ترتیب است که برای محاسبه زمان رسیدن یک فضاپیما به نقطه‌ای مشخص در فضا، تنها این ابررایانه است که می‌تواند کارگشا باشد.

چرا ابررایانه‌ها مهم هستند؟

زندگی امروز میلیاردها انسان با اینترنت پیوند خورده است. آنها از طریق این شبکه جهانی با یکدیگر در ارتباط هستند و از این طریق بسیاری از امور روزمره خود را که شامل تبادل حجم عظیمی از اطلاعات می‌شوند به پیش می‌برند. تخمین زده می‌شود تا پایان سال 2015، پنج‌میلیارد واحد ساختاری از طریق اینترنت به یکدیگر متصل شده باشند. حال آن که پیش‌بینی می‌شود این رقم تا سال 2020 به 25 میلیارد واحد برسد. در نتیجه دور از تصور نخواهد بود که حجم اطلاعاتی که از این طریق در دنیا جابه جا می‌شود به 500 میلیارد دی‌وی‌دی یا معادل دو زتابایت افزایش یابد. در این میان فقط این ابررایانه‌ها هستند که می‌توانند چنین حجم عظیمی از اطلاعات را پردازش کنند.

حرکت دنیای امروز از دوران صنعتی به عصر دیجیتال به ابزار مهم و غیرقابل چشمپوشی به نام ابررایانه نیاز دارد. فقط کافی است به اطرافمان نگاهی بیندازیم. طی دو دهه اخیر، انبوهی از فناوری‌های جدید با مقیاس‌های عظیم روانه زندگی روزمره مردم شده‌اند. طراحی و ساخت ایرباس A380 که به عنوان بزرگ‌ترین هواپیمای حال حاضر دنیا شناخته می‌شود تنها در گروی استفاده از ابررایانه‌ها ممکن شده است. در واقع مهندسان خبره صنایع هواپیماسازی از مهم‌ترین ابزار خود برای شبیه‌سازی پرواز هواپیمای غول‌پیکری استفاده می‌کنند که هنوز ساخته نشده، اما آن قدر به نتایج حاصل از آن باور داشتند که با تکیه بر آنها دست به سرمایه‌گذاری میلیارد دلاری زدند. برای درک اهمیت ابررایانه‌ها همیشه نباید رو به آسمان‌ها داشت. اینجا و روی زمین، حیات مهم‌ترین صنایع حال حاضر دنیا یعنی خودروسازی صرفا در گروی استفاده از این ماشین‌آلات پیشرفته محاسباتی است. تحقیقات نشان می‌دهد استفاده از ابررایانه‌ها، مدت زمان طراحی پلتفرم‌های جدید خودروسازان را از 60 ماه به 24 ماه کاهش داده‌اند؛ حال آن که در این مسیر ضریب ایمنی و آسایش سرنشینان نیز به طرز خیره‌کننده‌ای بهبود یافته است.

پیش‌بینی‌های دقیق اوضاع جوی

باز هم به آسمان می‌رویم؛ جایی که به واسطه عوامل مختلف و پیچیده همواره باید منتظر تغییرات پیچیده جوی باشیم. تشخیص یا به عبارت بهتر پیش‌بینی این تغییرات فقط با استفاده از ابررایانه امکان‌پذیر است. برای آگاهی هرچه بهتر از اهمیت به کارگیری ابررایانه‌ها در پیش‌بینی اوضاع جوی باید به نتایج تحقیقاتی تکان‌دهنده توجه کرد؛ تنها در حد فاصل سال‌های 1970 تا 2012، اوضاع نامساعد جوی در سراسر اروپا 150 هزار قربانی و ضرر و زیان 270 میلیارد یورویی به همراه داشته است، اما با استفاده از ابررایانه‌هایی که از مدل‌های متنوع جوی به عنوان داده‌های ورودی استفاده می‌کنند تا مطمئن‌ترین پیش‌بینی‌های جوی را ارائه کنند، این ارقام کاهش قابل توجهی می‌یابند. اکنون دانشمندان به این سطح توانمندی دست یافته‌اند که بزرگی و حتی مسیر دقیق توفان‌ها و سیلاب‌ها را با استفاده از این ماشین آلات محاسباتی پیش‌بینی کنند. بدون شک هیچ کس توفان قدرتمند ششم آبان 1392 را ـ که جنوب انگلیس را درنوردید ـ از یاد نمی‌برد. البته ساکنان این منطقه وسیع به لطف پیش‌بینی‌های صورت گرفته با ابررایانه‌ها از چهار روز پیش خود را برای این توفان مخرب آماده کرده بودند.