Vysoce výkonná výpočetní technika (HPC) je metoda sdružování výpočetních zdrojů způsobem, jež poskytuje výrazně vyšší výkon než standardní počítače a servery. HPC neboli superpočítače jsou podobné běžným počítačům, avšak disponují mnohem větším výkonem. Jedná se o metodu zpracování obrovského množství dat abnormální rychlostí pomocí několika počítačů a úložných zařízení. HPC umožňuje výzkumným pracovníkům zkoumat a řešit některé z nejobtížnějších světových problémů v oblasti vědy, techniky a podnikání.
Jak HPC funguje?
Některé pracovní úlohy, jako je sekvenování DNA, jsou příliš velké na to, aby je zvládl jediný počítač. Těmto velkým a komplikovaným obtížím v prostředí HPC nebo superpočítačů čelí jednotlivé uzly (počítače), které spolupracují v clusteru (propojené skupině), aby v krátkém čase provedly obrovské množství výpočtů.
Například korporace může poslat 100 milionů záznamů o kreditních kartách na jednotlivá procesorová jádra v clusteru uzlů. Zpracování jednoho záznamu o kreditní kartě je skromná operace, ale když je 100 milionů záznamů rozptýleno po clusteru, mohou být tyto malé činnosti prováděny obrovskou rychlostí současně. Simulace rizik, chemické modelování, kontextové vyhledávání a logistické simulace jsou běžnými případy použití.
Jaký je význam HPC?
Vysoce výkonná výpočetní technika je již desítky let nezbytnou součástí akademického výzkumu a průmyslových inovací. Inženýři, datoví vědci, konstruktéři a další výzkumníci mohou využívat HPC k řešení rozsáhlých a složitých problémů za krátký čas.
Klíčové výhody HPC jsou následující:
- Fyzické testování: Například při testování nehod vozidel je vytvoření simulace podstatně jednodušší a levnější než provedení crash testu.
- Inovace: HPC podporuje inovace prakticky v každém odvětví – je hnací silou důležitých vědeckých objevů, které zlepšují kvalitu života lidí na celém světě.
- Letectví a kosmonautika: Vytváření složitých simulací, jako je proudění vzduchu.
- Výroba: Provádění simulací, například pro autonomní řízení, na podporu návrhu, výroby a testování nových výrobků, což vede k bezpečnějším automobilům, lehčím součástkám, efektivnějším procesům a inovacím.
- Finanční technologie: Provádění komplexních analýz rizik, vysokofrekvenčního obchodování, finančního modelování a odhalování podvodů.
- Genomika: Sekvencování DNA, analýza interakcí léčiv a provádění analýz proteinů na podporu studií původu.
- Zdravotnictví: Výzkum léků, tvorba vakcín a vývoj inovativních způsobů léčby vzácných i běžných onemocnění
- Média a zábava: Vytváření animací, vykreslování speciálních efektů pro filmy, překódování obrovských mediálních souborů a vytváření pohlcující zábavy.
- Ropa a plyn: Provádění prostorových analýz a testování modelů ložisek za účelem předpovědi, kde se nacházejí zdroje ropy a zemního plynu, a provádění simulací, jako je proudění tekutin a zpracování seismických dat.
- Maloobchod: Analýza obrovského množství dat o zákaznících s cílem poskytovat cílenější doporučení produktů a lepší služby zákazníkům.
Už jste četli? Jak napsat přehlasované a na klávesnici
Kde se HPC využívá?
HPC může být využívání na pracovišti, v cloudu nebo v hybridním přístupu, který kombinuje obě možnosti.
Při místním nasazení HPC si společnost nebo výzkumná instituce vytvoří HPC cluster složený ze serverů, úložných systémů a dalšího vybavení, které spravuje a časem aktualizuje. V případě cloudového nasazení HPC spravuje a řídí infrastrukturu poskytovatel cloudových služeb a podniky ji využívají na základě průběžné platby.
Některé podniky využívají hybridní nasazení, zejména ty, které investovaly do lokální infrastruktury, ale chtějí využít rychlosti, flexibility a nákladových výhod cloudu. Mohou využívat cloud nepřetržitě k provádění některých úloh HPC a kdykoliv se uchýlit ke cloudovým službám.
Jaké jsou důležité faktory při výběru cloudového prostředí pro HPC?
Ne všichni poskytovatelé cloudových služeb nabízejí stejné podmínky. Některé cloudy nejsou stavěny pro vysoce výkonné výpočty a nemohou zaručit optimální výkon ve špičkách náročných pracovních zátěží. Při výběru cloudové služby je třeba se zaměřit na následující čtyři charakteristiky:
- Výkon na špičkové úrovni: Poskytovatel cloudu by měl mít a udržovat nejnovější generaci procesorů, úložišť a síťových technologií. Ujistěte se, že disponují značnou kapacitou a špičkovým výkonem.
- Odborné znalosti v oblasti HPC: Poskytovatel cloudu, by měl mít rozsáhlé zkušenosti s prováděním úloh HPC pro širokou škálu klientů. Jeho cloudová služba by navíc měla být navržena tak, aby dobře fungovala i ve špičkách, například při spuštění několika simulací nebo modelů.
- Neexistují žádné skryté náklady: Cloudové služby jsou často poskytovány na bázi průběžných plateb, takže se ujistěte, že přesně víte, za co budete při každém použití služby platit.
Jaká je budoucnost vysoce výkonných počítačů?
Podniky a organizace v různých odvětvích se obracejí k HPC, což predikuje nárůst uživatelů po mnoho let. Předpokládá se, že celosvětové odvětví vysoce výkonných počítačů vzroste v roce 2023 na 50 miliard USD. Vzhledem k tomu, že se výkon cloudu neustále zlepšuje a stává se spolehlivějším a výkonnějším, bude velká část předpokládaného nárůstu připadat na cloudové instalace HPC, které zbaví podniky nutnosti vynakládat milionové částky na hardware datových center as nimi související výdaje.
Očekávejte, že v blízké budoucnosti dojde ke konvergenci velkých dat a HPC, kdy budou k analýze velkých dat, provádění simulací a dalších úloh HPC využívány stejné masivní clustery počítačů. Jakmile se tyto dva trendy sblíží, bude pro každý z nich k dispozici větší výpočetní výkon a kapacita, což povede k ještě revolučnějšímu výzkumu a inovacím.
