Supercomputing
ما هي؟
«الحاسوب الفائق» مصطلح شائع يُستخدم للإشارة إلى منصة حوسبة بمستوى مراكز البيانات، وغالبًا ما تكون خادمًا أو عنقود حوسبة يتكوّن من خوادم، وتنفّذ العمليات بسرعة تفوق بكثير ما تستطيع أجهزة الكمبيوتر الشخصية المخصّصة للمستهلكين من الجيل الحالي تحقيقه. وتستطيع الحوسبة الفائقة الوصول إلى هذا المستوى من الحوسبة عالية الأداء (HPC) لأنها تعتمد على عدد كبير من وحدات المعالجة الأكثر تقدمًا، والتي يمكنها العمل معًا بشكل متزامن. وقد تشمل هذه المعالجات أحدث منتجات وحدات المعالجة المركزية (CPU)، وأحدث مسرّعات ووحدات معالجة الرسومات (GPU) لتسريع العمليات من خلال الحوسبة المتوازية، إلى جانب معالجات متخصصة أخرى قد تساعد على تحسين الأداء عبر الحوسبة غير المتجانسة. وقد تدعم عقدة الحوسبة في الحاسوب الفائق عقد تخزين وشبكات تضم خوادم متقدمة أخرى ذات وظائف متخصصة. وأخيرًا، قد يستخدم الحاسوب الفائق أساليب مبتكرة للإدارة الحرارية، مثل التبريد السائل أو التبريد بالغمر، للاستفادة من الإمكانات الكاملة لمعالجاته مع الحفاظ على استقرار التشغيل.
ومن البديهي أن خبراء تكنولوجيا المعلومات يواصلون باستمرار توسيع حدود ما يمكن تصنيفه على أنه حاسوب فائق. وتعمل الحواسيب الفائقة من الجيل الحالي على مقياس البيتا فلوبس (بيتا عملية فاصلة عائمة في الثانية). وبصورة تقريبية جدًا، تعادل هذه السرعة نحو مليون ضعف سرعة أسرع كمبيوتر شخصي مخصّص للمستهلكين. ويتمثل الهدف التالي في «الحوسبة الإكساسكيلية»، التي تتجاوز سرعتها كوينتيليون عملية فاصلة عائمة في الثانية (إكسا فلوبس). أما الحوسبة الكمومية، التي تستخدم ميكانيكا الكم لمعالجة البيانات بسرعة تفوق ما يمكن لأجهزة الكمبيوتر «الكلاسيكية» تحقيقه، فهي مجال رائد آخر في علوم الكمبيوتر قد يعيد تعريف مفهوم الحاسوب الفائق.
ومن البديهي أن خبراء تكنولوجيا المعلومات يواصلون باستمرار توسيع حدود ما يمكن تصنيفه على أنه حاسوب فائق. وتعمل الحواسيب الفائقة من الجيل الحالي على مقياس البيتا فلوبس (بيتا عملية فاصلة عائمة في الثانية). وبصورة تقريبية جدًا، تعادل هذه السرعة نحو مليون ضعف سرعة أسرع كمبيوتر شخصي مخصّص للمستهلكين. ويتمثل الهدف التالي في «الحوسبة الإكساسكيلية»، التي تتجاوز سرعتها كوينتيليون عملية فاصلة عائمة في الثانية (إكسا فلوبس). أما الحوسبة الكمومية، التي تستخدم ميكانيكا الكم لمعالجة البيانات بسرعة تفوق ما يمكن لأجهزة الكمبيوتر «الكلاسيكية» تحقيقه، فهي مجال رائد آخر في علوم الكمبيوتر قد يعيد تعريف مفهوم الحاسوب الفائق.
لماذا تحتاج إليها؟
أتاحت الحوسبة الفائقة تحقيق العديد من الابتكارات الحديثة، بدءًا من الذكاء الاصطناعي ووصولًا إلى استكشاف الفضاء. فيما يلي بعض أبرز الأمثلة على كيفية إسهام الحواسيب الفائقة في إعادة تشكيل عالمنا.
● الذكاء الاصطناعي: تتطلب تطبيقات الذكاء الاصطناعي الحديثة، ولا سيما التطبيقات المرتبطة بالذكاء الاصطناعي التوليدي، إدخال مجموعة هائلة من بيانات البيانات الضخمة إلى نموذج الذكاء الاصطناعي حتى يتمكن من إجراء تدريب الذكاء الاصطناعي و«التعلّم» لتوليد الاستجابات الصحيحة أثناء تنفيذ استدلال الذكاء الاصطناعي. ويُعد عدد معلمات البيانات هائلًا؛ ففي حالة العديد من نماذج اللغة الكبيرة (LLM)، قد يصل العدد إلى تريليونات المعلمات. ومن دون الحوسبة الفائقة، قد يستغرق بناء نموذج للذكاء الاصطناعي سنوات. وبفضل الحوسبة الفائقة، تتاح ابتكارات جديدة في مجال الذكاء الاصطناعي كل يوم.
● تغير المناخ: يمكن للحواسيب الفائقة مساعدتنا في الاستعداد للآثار السلبية للظواهر الجوية القاسية. تستخدم جامعة واسيدا في اليابان عنقودًا حاسوبيًا يتألف من خوادم GIGABYTE لمحاكاة تأثير الأعاصير المدارية وأمواج تسونامي في المناطق الساحلية. ويمكن للخوادم تشغيل عمليات محاكاة متعددة في الوقت نفسه وبدقة مذهلة، ما يساعد الجهات المعنية على تنفيذ جهود الوقاية من الكوارث. كما يمكن التخفيف من ظاهرة الاحتباس الحراري من خلال ابتكار طرق جديدة للحد من انبعاثات الكربون. ويستخدم معهد الفيزياء متعدد التخصصات والأنظمة المعقدة في إسبانيا (IFISC) خوادم GIGABYTE للمشاركة في مشروع «ARCTIC»، الذي يسعى إلى الحد من «تتابع تأخيرات الرحلات الجوية»؛ وهي ظاهرة تتسبب فيها تأخيرات إحدى الرحلات في حدوث تأثير متسلسل يؤدي إلى هدر الوقود وزيادة تلوث الهواء. كما يساهم معهد IFISC في مشروع «VPP4ISLANDS» المموّل من الاتحاد الأوروبي، والذي يختبر افتراضيًا تطبيق الطاقة المتجددة باستخدام «التوائم الرقمية».
● فيزياء الكم: تؤدي الحواسيب الفائقة دورًا أساسيًا في كشف أسرار الكون. وتستخدم المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) خوادم GIGABYTE من طراز G482-Z51 G-Series GPU Servers لمعالجة البيانات الناتجة عن تجارب الجسيمات دون الذرية التي تُجرى باستخدام مصادم الهادرونات الكبير (LHC). وتستطيع منصات الحوسبة الفائقة مواكبة 40 تيرابايت من البيانات الأولية التي يولدها مسرّع الجسيمات كل ثانية، ما يتيح للعلماء استكشاف آفاق جديدة في فهمهم لفيزياء الجسيمات.
● البحث العلمي: يمكن تسريع الأبحاث في مجالات الطاقة النظيفة والطب والديناميكيات الجزيئية والمواد النانوية، وكذلك في جميع مجالات المعرفة تقريبًا، باستخدام الحوسبة الفائقة. وقد اختارت جامعة تكنولوجية رائدة في أوروبا خادم GIGABYTE من طراز H262-Z63، وهو خادم H-Series عالي الكثافة مصمم خصيصًا للحواسيب الفائقة، لترقية مركز بياناتها ودعم الأبحاث الأكاديمية في علوم الهندسة والكيمياء الحيوية والعلوم الطبيعية والهندسة المدنية والرياضيات. وفي إسبانيا، أنشأت جامعة برشلونة عنقود IQTC09 باستخدام 26 خادمًا من GIGABYTE، لمساعدة الطلاب وأعضاء هيئة التدريس على التعمق في علوم المواد والكيمياء النظرية والحسابية. وتستخدم جامعة الملك خوان كارلوس عنقودًا يتألف من 8 خوادم من GIGABYTE لدراسة آليات شيخوخة الخلايا، على أمل التوصل إلى رؤى جديدة حول الأمراض الوراثية وغيرها من الأمراض.
● استكشاف الفضاء: تُعد الحوسبة الفائقة اللغة التي نتواصل بها مع العوالم خارج عالمنا. يبحث مرصد لويل في أريزونا عن كواكب خارج المجموعة الشمسية في الفضاء الخارجي؛ وهي كواكب تتمتع بخصائص مشابهة للأرض وقد تكون قادرة على دعم الحياة. ويستخدم الباحثون خادم GPU من GIGABYTE لدراسة «الضوضاء النجمية» المنبعثة من شمسنا، للمساعدة في تسريع هذه العملية. ويستخدم المركز الألماني للفضاء والطيران (DLR) خادم GIGABYTE من طراز H261-Z60 المزود بتبريد سائل للمساعدة في إطلاق المسابير ضمن بعثات فضائية إلى المريخ، إلى جانب مشاريع أخرى.
● الذكاء الاصطناعي: تتطلب تطبيقات الذكاء الاصطناعي الحديثة، ولا سيما التطبيقات المرتبطة بالذكاء الاصطناعي التوليدي، إدخال مجموعة هائلة من بيانات البيانات الضخمة إلى نموذج الذكاء الاصطناعي حتى يتمكن من إجراء تدريب الذكاء الاصطناعي و«التعلّم» لتوليد الاستجابات الصحيحة أثناء تنفيذ استدلال الذكاء الاصطناعي. ويُعد عدد معلمات البيانات هائلًا؛ ففي حالة العديد من نماذج اللغة الكبيرة (LLM)، قد يصل العدد إلى تريليونات المعلمات. ومن دون الحوسبة الفائقة، قد يستغرق بناء نموذج للذكاء الاصطناعي سنوات. وبفضل الحوسبة الفائقة، تتاح ابتكارات جديدة في مجال الذكاء الاصطناعي كل يوم.
● تغير المناخ: يمكن للحواسيب الفائقة مساعدتنا في الاستعداد للآثار السلبية للظواهر الجوية القاسية. تستخدم جامعة واسيدا في اليابان عنقودًا حاسوبيًا يتألف من خوادم GIGABYTE لمحاكاة تأثير الأعاصير المدارية وأمواج تسونامي في المناطق الساحلية. ويمكن للخوادم تشغيل عمليات محاكاة متعددة في الوقت نفسه وبدقة مذهلة، ما يساعد الجهات المعنية على تنفيذ جهود الوقاية من الكوارث. كما يمكن التخفيف من ظاهرة الاحتباس الحراري من خلال ابتكار طرق جديدة للحد من انبعاثات الكربون. ويستخدم معهد الفيزياء متعدد التخصصات والأنظمة المعقدة في إسبانيا (IFISC) خوادم GIGABYTE للمشاركة في مشروع «ARCTIC»، الذي يسعى إلى الحد من «تتابع تأخيرات الرحلات الجوية»؛ وهي ظاهرة تتسبب فيها تأخيرات إحدى الرحلات في حدوث تأثير متسلسل يؤدي إلى هدر الوقود وزيادة تلوث الهواء. كما يساهم معهد IFISC في مشروع «VPP4ISLANDS» المموّل من الاتحاد الأوروبي، والذي يختبر افتراضيًا تطبيق الطاقة المتجددة باستخدام «التوائم الرقمية».
● فيزياء الكم: تؤدي الحواسيب الفائقة دورًا أساسيًا في كشف أسرار الكون. وتستخدم المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) خوادم GIGABYTE من طراز G482-Z51 G-Series GPU Servers لمعالجة البيانات الناتجة عن تجارب الجسيمات دون الذرية التي تُجرى باستخدام مصادم الهادرونات الكبير (LHC). وتستطيع منصات الحوسبة الفائقة مواكبة 40 تيرابايت من البيانات الأولية التي يولدها مسرّع الجسيمات كل ثانية، ما يتيح للعلماء استكشاف آفاق جديدة في فهمهم لفيزياء الجسيمات.
● البحث العلمي: يمكن تسريع الأبحاث في مجالات الطاقة النظيفة والطب والديناميكيات الجزيئية والمواد النانوية، وكذلك في جميع مجالات المعرفة تقريبًا، باستخدام الحوسبة الفائقة. وقد اختارت جامعة تكنولوجية رائدة في أوروبا خادم GIGABYTE من طراز H262-Z63، وهو خادم H-Series عالي الكثافة مصمم خصيصًا للحواسيب الفائقة، لترقية مركز بياناتها ودعم الأبحاث الأكاديمية في علوم الهندسة والكيمياء الحيوية والعلوم الطبيعية والهندسة المدنية والرياضيات. وفي إسبانيا، أنشأت جامعة برشلونة عنقود IQTC09 باستخدام 26 خادمًا من GIGABYTE، لمساعدة الطلاب وأعضاء هيئة التدريس على التعمق في علوم المواد والكيمياء النظرية والحسابية. وتستخدم جامعة الملك خوان كارلوس عنقودًا يتألف من 8 خوادم من GIGABYTE لدراسة آليات شيخوخة الخلايا، على أمل التوصل إلى رؤى جديدة حول الأمراض الوراثية وغيرها من الأمراض.
● استكشاف الفضاء: تُعد الحوسبة الفائقة اللغة التي نتواصل بها مع العوالم خارج عالمنا. يبحث مرصد لويل في أريزونا عن كواكب خارج المجموعة الشمسية في الفضاء الخارجي؛ وهي كواكب تتمتع بخصائص مشابهة للأرض وقد تكون قادرة على دعم الحياة. ويستخدم الباحثون خادم GPU من GIGABYTE لدراسة «الضوضاء النجمية» المنبعثة من شمسنا، للمساعدة في تسريع هذه العملية. ويستخدم المركز الألماني للفضاء والطيران (DLR) خادم GIGABYTE من طراز H261-Z60 المزود بتبريد سائل للمساعدة في إطلاق المسابير ضمن بعثات فضائية إلى المريخ، إلى جانب مشاريع أخرى.
كيف يمكن لـ GIGABYTE أن تساعدك؟
باعتبارها شركة رائدة في مجال الخوادم عالية الأداء واللوحات الأم للخوادم ومحطات العمل، يمكن لشركة GIGABYTE Technology مساعدة العملاء على دمج الحوسبة الفائقة في مشاريعهم، كما توضح دراسات الحالة أعلاه. تقدم GIGABYTE فئتين رئيسيتين من منتجات الحوسبة الفائقة: حلول الخوادم وأنظمة التبريد الداعمة للخوادم.
● حلول الخوادم: كما ذكرنا، يستطيع الحاسوب الفائق معالجة البيانات بسرعات هائلة لأنه يعمل بأحدث المعالجات. وبفضل العلاقة الوثيقة التي تجمع GIGABYTE بكبرى الشركات المصنعة للرقائق، مثل AMD وIntel وNVIDIA، تأتي خوادم GIGABYTE مزودة بأحدث الابتكارات في مجال معالجات الخوادم. وفي ما يتعلق بوحدات المعالجة المركزية (CPU)، تدعم خوادم GIGABYTE أحدث معالجات AMD EPYC™ 9004 أو معالجات Intel® Xeon® Scalable من الجيل الرابع. أما بالنسبة إلى مسرّعات GPU، فتشمل الخيارات المتطورة المتاحة عند اختيار GIGABYTE سلسلة AMD Instinct™ MI300 ووحدات NVIDIA HGX™ H100 وNVIDIA L40S.
في الواقع، لا تقتصر خياراتك على هذه المنتجات. فشرائح NVIDIA Grace Hopper™ Superchips، ووحدات APU المخصصة لمراكز البيانات من AMD، مثل Instinct™ MI300A، تمثل أمثلة على دمج الشركات المصنعة وظائف CPU وGPU في شريحة واحدة وتحسين الأداء لتجاوز عتبة الحوسبة الفائقة. كما تُعد معالجات ARM، التي تستفيد من بنية RISC المبسطة لدمج عدد أكبر من الأنوية في وحدة معالجة واحدة، بديلاً تنافسياً آخر للحوسبة الفائقة. ويعمل أحد أقوى الحواسيب الفائقة في العالم، Fugaku، بمعالجات ARM. تقدم GIGABYTE مجموعة متكاملة من خوادم ARM. ومن الأمثلة المميزة على ذلك R283-P93، الذي يعمل بمعالجات من عائلة AmpereOne™ وتوفر ما يصل إلى 192 نواة في معالج واحد.
وبناءً على طبيعة أعباء عمل الحوسبة الفائقة وموقع نشر الخوادم، يمكنك التفكير في خوادم H-Series وG-Series المذكورة أعلاه لأغراض الحوسبة. كما يمكنك اختيار خوادم التخزين S-Series من GIGABYTE لتخزين البيانات، وخوادم الرفوف R-Series لتوفير مزيج مرن من الحوسبة والتخزين والشبكات، وخوادم الحافة E-Series أو منتجات محطات العمل W-Series لتركيبها في المساحات المحدودة.
● أنظمة التبريد: كلما ازدادت قوة الحواسيب الفائقة، أصبح من الضروري الحفاظ على برودة المعالجات المتقدمة. ولا تقتصر الإدارة الحرارية المثلى على إطلاق الإمكانات الكاملة للرقائق والحفاظ على استقرار التشغيل، بل تسهم أيضاً في تحسين فعالية استخدام الطاقة (PUE) في مركز البيانات، ومساعدة المشغل على تحقيق أهداف خفض انبعاثات الكربون والاستدامة.
تقدم GIGABYTE حلول التبريد السائل والتبريد بالغمر لدعم منتجات الخوادم لديها. ويُعد A1P0-EA0 من GIGABYTE حوض غمر أحادي الطور يجمع بين الخوادم المهيأة للتبريد بالغمر وحوض الغمر وسائل التبريد لتوفير حل متكامل من مصدر واحد. كما يمكن تجهيز العديد من خوادم GIGABYTE المذكورة أعلاه، والمزودة بأحدث المعالجات، بتقنية التبريد السائل المباشر (DLC). ومن بين العملاء الراضين عن أنظمة التبريد المبتكرة من GIGABYTE شركة الاتصالات اليابانية العملاقة KDDI وشركة فرنسية لأبحاث علوم الأرض تقدم خدمات لقطاعات علوم الأرض والتنقيب عن النفط والغاز.
● حلول الخوادم: كما ذكرنا، يستطيع الحاسوب الفائق معالجة البيانات بسرعات هائلة لأنه يعمل بأحدث المعالجات. وبفضل العلاقة الوثيقة التي تجمع GIGABYTE بكبرى الشركات المصنعة للرقائق، مثل AMD وIntel وNVIDIA، تأتي خوادم GIGABYTE مزودة بأحدث الابتكارات في مجال معالجات الخوادم. وفي ما يتعلق بوحدات المعالجة المركزية (CPU)، تدعم خوادم GIGABYTE أحدث معالجات AMD EPYC™ 9004 أو معالجات Intel® Xeon® Scalable من الجيل الرابع. أما بالنسبة إلى مسرّعات GPU، فتشمل الخيارات المتطورة المتاحة عند اختيار GIGABYTE سلسلة AMD Instinct™ MI300 ووحدات NVIDIA HGX™ H100 وNVIDIA L40S.
في الواقع، لا تقتصر خياراتك على هذه المنتجات. فشرائح NVIDIA Grace Hopper™ Superchips، ووحدات APU المخصصة لمراكز البيانات من AMD، مثل Instinct™ MI300A، تمثل أمثلة على دمج الشركات المصنعة وظائف CPU وGPU في شريحة واحدة وتحسين الأداء لتجاوز عتبة الحوسبة الفائقة. كما تُعد معالجات ARM، التي تستفيد من بنية RISC المبسطة لدمج عدد أكبر من الأنوية في وحدة معالجة واحدة، بديلاً تنافسياً آخر للحوسبة الفائقة. ويعمل أحد أقوى الحواسيب الفائقة في العالم، Fugaku، بمعالجات ARM. تقدم GIGABYTE مجموعة متكاملة من خوادم ARM. ومن الأمثلة المميزة على ذلك R283-P93، الذي يعمل بمعالجات من عائلة AmpereOne™ وتوفر ما يصل إلى 192 نواة في معالج واحد.
وبناءً على طبيعة أعباء عمل الحوسبة الفائقة وموقع نشر الخوادم، يمكنك التفكير في خوادم H-Series وG-Series المذكورة أعلاه لأغراض الحوسبة. كما يمكنك اختيار خوادم التخزين S-Series من GIGABYTE لتخزين البيانات، وخوادم الرفوف R-Series لتوفير مزيج مرن من الحوسبة والتخزين والشبكات، وخوادم الحافة E-Series أو منتجات محطات العمل W-Series لتركيبها في المساحات المحدودة.
● أنظمة التبريد: كلما ازدادت قوة الحواسيب الفائقة، أصبح من الضروري الحفاظ على برودة المعالجات المتقدمة. ولا تقتصر الإدارة الحرارية المثلى على إطلاق الإمكانات الكاملة للرقائق والحفاظ على استقرار التشغيل، بل تسهم أيضاً في تحسين فعالية استخدام الطاقة (PUE) في مركز البيانات، ومساعدة المشغل على تحقيق أهداف خفض انبعاثات الكربون والاستدامة.
تقدم GIGABYTE حلول التبريد السائل والتبريد بالغمر لدعم منتجات الخوادم لديها. ويُعد A1P0-EA0 من GIGABYTE حوض غمر أحادي الطور يجمع بين الخوادم المهيأة للتبريد بالغمر وحوض الغمر وسائل التبريد لتوفير حل متكامل من مصدر واحد. كما يمكن تجهيز العديد من خوادم GIGABYTE المذكورة أعلاه، والمزودة بأحدث المعالجات، بتقنية التبريد السائل المباشر (DLC). ومن بين العملاء الراضين عن أنظمة التبريد المبتكرة من GIGABYTE شركة الاتصالات اليابانية العملاقة KDDI وشركة فرنسية لأبحاث علوم الأرض تقدم خدمات لقطاعات علوم الأرض والتنقيب عن النفط والغاز.
