Những siêu máy tính mạnh nhất thế giới đóng vai trò quan trọng trong mô phỏng tương tác phân tử, đường đi cơn bão hay ảnh hưởng vụ nổ bom.

Mỗi năm hai lần, dự án TOP500 lại công bố danh sách những siêu máy tính nhanh nhất thế giới, theo Popular Science. Đó là bảng xếp hạng những cỗ máy mạnh nhất thế giới, trong đó có Sunway TaihuLight và Tianhe-2, hai máy tính đến từ Trung Quốc từng giữ vị trí đầu bảng trước đây. Danh sách mới nhất công bố hôm 15/11 bao gồm 5 siêu máy tính hàng đầu từ Trung Quốc, Thụy Sỹ, Nhật Bản và Mỹ.

Trung Quốc đang thống trị danh sách với 202 trên tổng số 500 máy tính. Tuy nhiên, chúng ta cần đặt câu hỏi: Điều gì khiến một máy tính trở thành một siêu máy tính và các nhà khoa học sử dụng chúng như thế nào?

Siêu máy tính là một cỗ máy lớn được thiết kế để tập trung sức mạnh vào một vấn đề riêng, Bill Gropp, người điều hành Trung tâm Quốc gia về Ứng dụng Siêu máy tính ở Đại học Illinois, Mỹ, nơi phát triển máy tính Blue Waters, cho biết. Nói cách khác, một hệ máy chủ lớn có thể cung cấp dịch vụ Gmail hoặc phát trực tuyến phim Netflix cho bạn, nhưng sức mạnh của siêu máy tính chỉ tập trung vào một tác vụ riêng lẻ thay vì một quá trình phức tạp.

Các siêu máy tính hàng đầu được xếp hạng dựa vào một số liệu gọi là flops, viết tắt của từ floating point operations per second (số phép toán điểm phù động mỗi giây), một đơn vị đo tốc độ máy tính giải phương trình toán học. Sunway TaihuLight đứng đầu với 93 petaflops, tương ứng 93 triệu tỷ flops. Máy tính nhanh nhất của Mỹ là Titan giải được bài toán ở tốc độ 17 petaflops.

Cách các phân tử tương tác, quá trình lốc xoáy hình thành hay đường đi của một cơn bão cần được mô phỏng dưới dạng kỹ thuật số, đòi hỏi nhiều sức mạnh của siêu máy tính.

Về cơ bản, những gì siêu máy tính thực hiện là mô phỏng thế giới tự nhiên, Giám đốc công nghệ Steve Scott của hãng sản xuất siêu máy tính Cray Inc, nói.

Ví dụ, trong nghiên cứu HIV, loại virus này được bao bọc trong lớp vỏ tạo thành từ 1.300 protein. Để hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa lớp vỏ và tế bào mà virus xâm nhập, Juan Perilla, trợ lý giáo sư hóa học và sinh hóa ở Đại học Delaware, Mỹ, sử dụng hai siêu máy tính để chạy chương trình mô phỏng. Một trong số đó là Titan ở Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, máy còn lại là Blue Waters ở Illinois. Buổi mô phỏng tạo ra gần 100 terabyte dữ liệu và các nhà nghiên cứu cần sử dụng Blue Waters lần nữa để phân tích.

Phức tạp không kém sự tương tác giữa virus và một tế bào, quá trình hình thành lốc xoáy từ một cơn giông là hiện tượng cần mô phỏng trên siêu máy tính. Các trung tâm thời tiết như Trung tâm khí tượng châu Âu sẽ dựa vào siêu máy tính để dự đoán điều kiện thời tiết.

Bên cạnh lập mô hình thời tiết, siêu máy tính còn cho phép tính toán cách giảm bớt sự nguy hại của một quả bom hay vũ khí hóa học trong thành phố. Đó là vấn đề đòi hỏi sự tính toán, ông Scott ở tập đoàn Cray cho biết. Kho dự trữ hạt nhân được duy trì thông qua mô phỏng. Đó là một trong những vấn đề thách thức nhất và là một trong những động lực lớn khiến chính phủ Mỹ phải đầu tư vào tính toán cao cấp.

Nguồn: Vnexpress