Нове покоління суперкомп'ютерів буде здатне виконувати кількість операцій у секунду, що буде вимірюватись квінтильйонами (10¹⁸). Це у 1000 разів більше того, на що здатні найпотужніші сучасні суперкомп'ютери. Такі системи вперше зможуть точно моделювати двигун внутрішнього згоряння автомобіля, двигун реактивного літака та навіть ядерний реактор. З їхньою допомогою можна буде складати моделі Землі масштабом до 1 кілометра (зараз масштаб при моделюванні становить 50-100 кілометрів), або моделювати живі клітини одночасно на молекулярному, генетичному, хімічному та біологічному рівнях. Без перебільшення, суперкомп'ютери нового покоління змінять обличчя науки.

Однак проблема полягає у тому, що поки не розроблено технології енергозбереження, які дозволять працювати таким суперкомп'ютерам. Якщо створити таку систему по сучасних технологіях, то для роботи тільки однієї з них потрібно будувати цілу електростанцію потужністю, порівнянну з потужністю Хмельницької атомної електростанції - більше 2 гігават. За словами директора Інституту обчислювальних і експериментальних досліджень у математиці при Браунівському університеті Джил Пайфер, останнім часом обчислювальна потужність суперкомп'ютерів кожні кілька років збільшувалася у 1000 разів. На даний момент досягнуть межа, і сучасні технології не дозволяють здійснювати настільки вагомі зміни.

Інженери-комп'ютерщики умудрялися кожні кілька років у 2 рази збільшувати кількість транзисторів в одному мікрочипі (Закон Мура) при стабільних вимогах до енергоспоживання. Однак навіть якщо вони зможуть поставити достатню кількість транзисторів для забезпечення обчислювальної потужності комп'ютерів нового покоління, процесори будуть перегріватися та просто розплавляться.

Все це висуває нові вимоги до радикальних змін комп'ютерної архітектури, і одне з найбільш важливих - зменшення енергоспоживання. Департамент енергетики США прагне, щоб до 2020 року був створений суперкомп'ютер нового покоління, який би споживав не більше 20 мегават електроенергії, або у 100 разів менше, ніж якби така система була створена зараз. Зміна архітектури вимагає заново переписати і програмне забезпечення.

Один із напрямків розвитку - використання в суперкомп'ютерах не центральних процесорних пристроїв, а графічних процесорів. Близько 10 років тому компанія NVIDIA розробила графічні процесори, здатні ефективно виконувати кілька завдань. У середньому в порівнянні із центральними процесорами вони використовують у 8 разів менше електроенергії.

Графічні процесори NVIDIA встановлені у трьох суперкомп'ютерах, включаючи китайський «Тянхе-1А», що є другою найпотужнішою обчислювальною системою у світі. Незабаром графічні процесори будуть використані і при оновленні суперкомп'ютера Jaguar; вдосконалення на 100 мільйонів доларів дозволять йому обійти японський К і зроблять його найпотужнішим суперкомп'ютером у світі. Оновлений Jaguar, встановлений у Національній лабораторії Оак-Рідж (штат Тенесі) буде називатися Titan.

У 2012 році NVIDIA випустить графічний процесор Kepler, здатний виконувати 5 мільярдів обчислювальних операцій із плаваючою комою на 1 ват електроенергії. GPU наступного покоління Maxwell, вихід якого намічений на 2014 рік, зможе виконувати 14 мільярдів операцій на кожний ват.

Джерело: InfoNova.org.ua