null Miten supertietokone eroaa tavallisesta tietokoneesta?

kuva: Thinkstock

Miten supertietokone eroaa tavallisesta tietokoneesta?

Tommi Kutilainen ja Anni Jakobsson

Eurooppalainen suurteholaskennan yhteistyö on kriittinen menestystekijä Suomelle. Se lisää kilpailukykyä ja tuottavuutta.

Supertietokone on tietokone, joka valmistuessaan on suorituskyvyltään maailman nopeimpien tietokoneiden joukossa. Yhtenä kriteerinä pidetään pääsyä maailman supertietokoneiden top500-listalle.  

Supertietokoneiden laskentateho ilmoitetaan yksiköllä flops, liukulukuoperaatiota eli laskutoimitusta sekunnissa. Termi tulee englannin kielisestä vastineesta floating point operations per second. Liukuluku on tietokoneissa käytetty lukujen esitystapa.

Supertietokoneet suorittavat laskutoimituksia miljoonia kertoja nopeammin kuin normaalikäytössä olevat tietokoneet.

Supertietokoneen teho ei riipu pelkästään suorittimien tehosta, sillä koneen sisäinen suorittimien välinen nopea kytkentäverkko on myös keskeisessä asemassa.

Supertietokoneita käytetään suurteholaskentaan, englanniksi HPC eli high-performance computing. Käyttökohteena on usein laskennallisesti vaativa tieteellinen tutkimus.  

Supertietokoneet ovat kuin tietokoneiden Formula 1 -autoja: ne suorittavat laskutoimituksia miljoonia kertoja nopeammin kuin normaalikäytössä olevat tietokoneet. Erittäin suurta laskentatehoa tarvitaan huippututkimuksen tekoon monilla data- ja laskentaintensiivisillä tieteenaloilla, esimerkiksi lääkeainetutkimuksessa ja ilmastotieteissä.
 

Supertietokoneet painivat monenlaisten ongelmien parissa

Supertietokoneet ovatkin ratkaisevassa asemassa, kun etsitään vastauksia maailman hankalimpien ongelmien ratkaisuun.

Supertietokoneet soveltuvat moneen. Ne ovat kuin teleskooppeja: niiden avulla voidaan simuloida esimerkiksi maailmankaikkeuden alkuräjähdystä ja tähtien elinkaarta.

Supertietokoneet ovat kuin mikroskooppeja: niiden avulla voidaan simuloida esimerkiksi molekyylitason tapahtumia ja solujen käyttäytymistä.  

Supertietokoneet ovat myös kuin aikakoneita: simuloimalla menneitä sääolosuhteita, voidaan paremmin ennustaa tulevia sääilmiöitä ja auttaa ratkaisemaan esimerkiksi ilmastonmuutokseen liittyviä kysymyksiä. Supertietokoneiden avulla laajennetaan tieteellisen tutkimuksen rajoja.
 

Maailman tehokkain kone löytyy Yhdysvalloista

CSC:n tämänhetkisen supertietokoneen Sisun teoreettisella maksimiteholla 1 688 teraflopsia (1 688 biljoonaa laskutoimitusta sekunnissa) pääsi top500-listan 37. sijalle marraskuussa 2014. Uusimalla marraskuussa 2018 julkaistulla top500-listalla sijoitus on 267.

Supertietokoneen elinkaari on noin viisi vuotta.

Marraskuussa 2018 top500-listan ykkönen on yhdysvaltalainen, USA:n energiaministeriön Oak Ridge National Laboratoryn Summit-supertietokone, jonka tehokkuus on yli 143,5 petaflopsia (yli 143 tuhatta biljoonaa).

Kone kykenee teoreettisesti laskemaan yhdessä sekunnissa saman määrän laskuja, joiden laskemiseen ihmisillä kuluisi yli seitsemän kuukautta, jos jokainen maapallon 7,6 miljardista ihmisestä tekisi yhden laskutoimituksen sekunnissa.

Tuleva EuroHPC:n supertietokone nousee eksaflops-luokkaan eli sen laskuteho ylittää 1018 (triljoona) laskutoimitusta sekunnissa.