Theo Live Science, Siêu máy tính hoạt động dựa trên cùng nguyên lý như máy tính thông thường, nhưng có hiệu suất cao hơn nhiều. Khác với máy tính để bàn hoặc laptop, chúng xử lý tệp dữ liệu khổng lồ và tiến hành tính toán ở tốc độ khó tin. Chúng là những máy tính nhanh nhất thế giới, đòi hỏi cơ sở hạ tầng lớn để hoạt động, bao gồm hệ thống làm mát tiên tiến.

Về mặt thiết kế, chúng cũng có nhiều linh kiện hơn máy tính thông thường. Máy tính xách tay của bạn có thể có 1 bộ xử lý trung tâm (CPU) và một bộ xử lý đồ họa (GPU), nhưng một siêu máy tính có thể có hàng nghìn CPU và GPU và mỗi bộ đều mạnh hơn nhiều CPU và GPU của máy tính thông thường.

Về hiệu suất, một máy tính bình thường có sức mạnh vài trăm gigaFLOP/giây (mỗi FLOP là một phép tính toán học), tương đương 1 nghìn tỷ. Trong khi đó, siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay đã vượt quá khả năng 1 exaFLOP, tương đương 1 triệu tỷ. Chúng được gọi là siêu máy tính cấp exa.

Dưới đây là 7 siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay, dựa trên trang xếp hạng mới nhất trên trang TOP500.

Frontier

Địa điểm: Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, Tennessee, Mỹ

Máy có công suất: 1.194 petaFLOPS (1,2 exaFLOP, mỗi eflops tương đương một tỷ tỷ phép tính dấu phẩy động mỗi giây).

Công bố hoạt động: tháng 8/2022

Frontier là siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới. Ban đầu các nhà khoa học dự định dùng nó để nghiên cứu bệnh ung thư, phát minh thuốc, tổng hợp hạt nhân, vật liệu mới, thiết kế động cơ siêu hiệu quả và lập mô hình các vụ nổ sao. Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ dùng Frontier để thiết kế công nghệ giao thông vận tải và công nghệ y khoa.

Frontier là siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới. Ảnh GEARVN

Trong những năm tới, giới khoa học sẽ sử dụng Frontier để thiết kế công nghệ giao thông và y khoa mới. Evan Schneider, trợ lý giáo sư vật lý thiên văn vi tính ở Đại học Pittsburgh, chia sẻ ông muốn chạy mô phỏng quá trình dải Ngân Hà tiến hóa theo thời gian.

Aurora

Địa điểm: Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, Illinois, Mỹ

Công suất: 585 petaFLOPS (0,59 exaFLOPS). Công bố hoạt động: tháng 6/2023

Siêu máy tính Aurora. Ảnh GameK

Đây là kết quả hợp tác giữa Intel và HPE, Aurora tích hợp công cụ và phân tích khoa học, thực hiện lập mô hình, mô phỏng và chạy trí tuệ nhân tạo (AI). Sức mạnh của Aurora cho phép nó tạo ra mô hình chính xác ở nhiều lĩnh vực, bao gồm dự đoán khí hậu, khoa học vật liệu, lưu trữ năng lượng và phản ứng nhiệt hạch. Đặc biệt, phản ứng nhiệt hạch là trọng tâm đối với Aurora.

Eagle

Địa điểm: Microsoft Azure — The Cloud / Distributed

Máy có công suất: 561 petaFLOPS (0,56 exaFLOPS),

Công bố hoạt động: tháng 8/2023

Siêu máy tính Eagle của Microsoft không nằm trong phòng thí nghiệm mà dựa vào công nghệ đám mây, và bất cứ ai cũng có thể tiếp cận nó thông qua nền tảng đám mây Microsoft Azure. Đây là một mạng lưới hệ thống phân phối với công suất chung đủ để trở thành siêu máy tính nhanh thứ ba trên thế giới. Về lý thuyết, bất kỳ ai trả phí đều có thể truy cập sử dụng nó.

Fugaku

Địa điểm: Trung tâm Khoa học máy tính Riken, Kobe, Nhật Bản

Máy có công suất: 442 petaFLOPS (0.44 exaFLOPS)

Công bố hoạt động: tháng 6/2020

Fugaku từng là siêu máy tính mạnh nhất thế giới trong thời gian từ tháng 6/2020 đến tháng 6/2022. Các nhà khoa học đã sử dụng nó để giải quyết một số nghiên cứu quan trọng trong những năm qua.

Siêu máy tính Fugaku. Ảnh Tinhte

Các nhà khoa học sử dụng Fugaku cho một số vấn đề nghiên cứu chủ chốt. Trong đại dịch Covid-19, giới nghiên cứu sử dụng khả năng tính toán của nó để xác nhận khẩu trang làm bằng sợi không dệt ngăn chặn giọt bắn trong không khí hiệu quả hơn. Hiện nay, Fugaku đang huấn luyện mô hình ngôn ngữ giống ChatGPT.

Lumi

Địa điểm: Trung tâm Dữ liệu CSC, Kajaani, Phần Lan

Có hiệu suất: 380 petaFLOPS (0,38 exaFLOPS)

Công bố hoạt động: tháng 6/2021

Lumi là siêu máy tính mạnh nhất ở châu Âu và nhanh thứ 5 trên thế giới. Nó sử dụng 100% năng lượng thủy điện và nhiệt thừa của nó được dùng để sưởi ấm các tòa nhà xung quanh.

Lumi là siêu máy tính mạnh nhất ở châu Âu và nhanh thứ 5 trên thế giới. Ảnh Lumi-supercomputer

Lumi bắt đầu chạy thử vào tháng 6/2021 và hoạt động hết công suất từ tháng 2/2023. Nó được các nhà nghiên cứu ở khắp châu Âu cùng sử dụng vì mục đích hợp tác nghiên cứu và được tối ưu hóa để thực hiện công việc dựa trên AI. Nó cũng là "đối tác" của 2 máy tính lượng tử QAL 9000 và Helmi ở Phần Lan. Sự hợp tác điện toán lượng tử - cổ điển này giúp các nhà khoa học có những chiếc máy tính lượng tử kết hợp siêu máy tính tốt nhất hiện nay.

Leonardo

Địa điểm: Trung tâm Dữ liệu CINECA, Bologna, Ý

Công suất: 239 petaFLOPS (0,23 exaFLOPS)

Công bố hoạt động: tháng 11/2022

Leonardo gồm 3 module kết hợp với nhau và trở thành cỗ máy nhanh thứ hai của châu Âu.

Siêu máy tính Leonardo. Ảnh Cineca

Tổ chức quản lý cỗ máy, CINECA, là liên minh các trường đại học, trung tâm nghiên cứu và cơ quan chính phủ Italy. Siêu máy tính này tiến vào giai đoạn tiền sản xuất trong tháng 5/2023 và đi vào sản xuất trong tháng 8 cùng năm.

Summit

Địa điểm: Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, Tennessee, Mỹ

Máy có công suất: 149 petaFLOPS (0,15 exaFLOPS)

Công bố hoạt động: tháng 6/2018

Được phát triển để sử dụng tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, Summit mạnh gấp 8 lần so với siêu máy tính trước đó của viện là Titan và từng là siêu máy tính mạnh nhất thế giới trong hai năm trước khi bị thay thế bởi Fugaku. Ngoài lập mô hình khoa học, Summit được tối ưu hóa cho hoạt động liên quan tới AI bao gồm học máy và học sâu ở nhiều lĩnh vực như y tế và phát hiện vật liệu.

Được phát triển để sử dụng tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, Summit mạnh gấp 8 lần so với siêu máy tính trước đó của viện là Titan và từng là siêu máy tính mạnh nhất thế giới trong hai năm trước khi bị thay thế bởi Fugaku. Ảnh: US Department of Energy

Siêu máy tính này đóng vai trò chủ chốt trong nghiên cứu suốt nhiều năm. Ví dụ, cỗ máy được dùng để rà soát hàng triệu loại thuốc trong đại dịch Covid-19 nhằm xác định loại thuốc có thể ngăn chặn virus xâm nhập hoặc nhân lên trong tế bào con người. Nó cũng được sử dụng để lập mô hình nhiễu loạn.