Như Bob Dylan đã quan sát đúng, bạn không cần một nhà dự báo thời tiết để biết hướng gió thổi. Nhưng nếu bạn muốn dự báo dài hạn, dự đoán đường đi của bão cấp 5, hoặc mô phỏng thiệt hại từ hàng thập kỷ biến đổi khí hậu, bạn sẽ cần một siêu máy tính.

Những cỗ máy này đúng như tên gọi của chúng: hàng nghìn bộ vi xử lý hoạt động song song, thực hiện hàng nghìn tỷ thao tác mỗi giây trên khối lượng dữ liệu không thể tưởng tượng được.

Các nhà khoa học đang sử dụng những chiếc máy tính siêu điện tử này để giải quyết một số vấn đề hóc búa nhất của loài người. Các máy móc như Sierra của Phòng thí nghiệm Lawrence Livermore đang tính toán bán kính vụ nổ của đầu đạn nhiệt hạch và tạo ra các mô hình chi tiết về trái tim con người. Hội nghị thượng đỉnh của Phòng thí nghiệm Oak Ridge   đang được sử dụng để thiết kế pin tốt hơn và mô phỏng siêu tân tinh. Sắp tới Argonne Lab của  exascale  hệ thống  Aurora  có thể cho phép các nhà nghiên cứu để lập bản đồ não người và phản ứng tổng hợp hạt nhân khai thác.

Siêu máy tính đã tác động đến cuộc sống của chúng ta theo những cách mà hầu hết chúng ta không hề hay biết. Những tiến bộ có được từ máy tính hiệu suất cao (HPC) đã đi vào những việc mà nhiều người trong chúng ta làm hàng ngày — như kiểm tra thời tiết, lái xe đến phòng khám bác sĩ, xem phim hoặc quản lý tài khoản ngân hàng của mình.

Dưới đây là một số trong số những cái phổ biến hơn.

Thời tiết: Tôi có cần ô không?

Mỗi khoảnh khắc thức dậy, 2×1044 phân tử ( đó là 2 tiếp theo là 44 số 0 ) va vào nhau trong bầu khí quyển của trái đất, tạo ra cái mà chúng ta gọi là thời tiết. Dự đoán tương tác của dù chỉ một phần nhỏ của các hạt này đòi hỏi hàng tỷ phép tính.

Các  thành dự báo thời tiết 24 giờ đầu tiên  đã đạt được trong tháng 4 năm 1950 bởi Đại học điện tử bằng số tích hợp và máy tính của Pennsylvania. Ban đầu được chế tạo để tính toán quỹ đạo của đạn đạo trong Thế chiến II,  ENIAC  được nhiều người coi là máy tính đa năng đầu tiên.

Vào giữa những năm 1950, các dự báo do máy tính tạo ra rất phổ biến. Cơ quan Thời tiết Quốc gia hiện đang sử dụng  hai siêu máy tính cỡ phòng  của IBM và HPE Cray, mỗi siêu máy tính mạnh hơn khoảng 10.000 lần so với máy bạn đang sử dụng để đọc thông tin này. Trong những năm qua, độ chính xác của dự đoán thời tiết đã được cải thiện đều đặn. Dự báo 5 ngày hôm nay thường đạt mục tiêu 90% thời gian, trong khi dự báo 10 ngày vẫn  chính xác chưa đến một nửa thời gian . Vì vậy, nếu bạn đang chuẩn bị đồ cho một chuyến đi dài, hãy mang theo một chiếc ô để đề phòng.

Ô tô: Đánh đường

Trong hơn 30 năm, siêu máy tính đã giúp ô tô trở nên nhanh hơn, an toàn hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản  bắt đầu sử dụng HPC vào cuối những năm 1980. Mazda đã sử dụng  một  siêu máy tính Cray trị giá 8 triệu USD để thiết kế đường mái “Aero-Wave” bóng bẩy cho chiếc xe thể thao RX-7 năm 1993 của mình  . Và vào năm 2004, General Motors đã mua  một siêu máy tính  để mô phỏng kết quả từ các cuộc thử nghiệm va chạm xe. Khi chúng ta bước sang kỷ nguyên của  xe tự hành , HPC sẽ đóng một vai trò lớn hơn nữa trong việc đào tạo hệ thống AI của ô tô để xác định xem đó là túi rác ở giữa đường hay xe nôi.

Khi bạn ghé vào một trạm xăng để đổ xăng, bạn cũng có thể cảm ơn siêu máy tính vì điều đó. Các mô hình địa chấn ba chiều đang giúp các công ty hóa dầu  dự đoán vị trí của trữ lượng dầu . Và cuối cùng khi bạn cho chiếc xe chạy hoàn toàn bằng khí này nghỉ hưu, đó có thể là do một siêu máy tính đã giúp thiết kế  pin xe điện lâu hơn .

Y học: Bác sĩ AI sẽ gặp bạn ngay bây giờ

Đã tiêm phòng cúm năm nay? Siêu máy tính đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển  vắc-xin cúm gia cầm và cúm lợn  và hiện đang nỗ lực tìm kiếm các phương pháp điều trị và  chữa khỏi COVID-19 .

Các nhà nghiên cứu y học đang sử dụng AI và siêu máy tính để tạo ra  các cặp song sinh kỹ thuật số của các bộ phận cơ thể người , để quan sát cách chúng phản ứng với các phương pháp điều trị trước khi áp dụng chúng cho anh chị em ruột thịt của mình. Ngày nay, Blue Brain 5 của Hewlett Packard Enterprise   đang giúp lập bản đồ 88 tỷ khớp thần kinh bên trong  tân vỏ não của loài gặm nhấm , một bước quan trọng để hiểu được não người.

Cuối cùng, máy tính hiệu suất cao được kỳ vọng sẽ mở ra một kỷ nguyên mới của y học cá nhân hóa, nơi các phương pháp điều trị riêng được điều chỉnh để phù hợp với cấu trúc gen cụ thể của bạn.

Dịch vụ tài chính: Bạn có thể gửi ngân hàng trên đó

Bạn đã bao giờ sử dụng thẻ tín dụng của mình ở nước ngoài và vài phút sau nhận được điện thoại từ ngân hàng yêu cầu bạn xác minh giao dịch mua chưa? Đó là bởi vì một  thuật toán học máy chạy trên HPC hỗ trợ  bạn. Việc xác định gian lận ngân hàng tiềm ẩn khi nó xảy ra đòi hỏi khả năng tính toán rất lớn. Ví dụ: MasterCard xử lý 165 triệu giao dịch mỗi giờ, áp dụng gần 2 triệu quy tắc cho mỗi giao dịch — và thực hiện chỉ trong vài giây.

Các tổ chức dịch vụ tài chính cũng sử dụng siêu máy tính theo nhiều cách khác nhau: để phát hiện và đẩy lùi các cuộc tấn công mạng, đánh giá rủi ro tín dụng, đánh giá các khoản đầu tư, xác minh việc tuân thủ quy định, dự đoán giá cả và quản lý các giao dịch tốc độ cao. Và lần tới khi bạn gọi đến đường dây dịch vụ khách hàng của ngân hàng, nó có thể được trả lời bởi một bot điều khiển bằng  AI  có thể đánh giá trạng thái cảm xúc của bạn và hướng bạn đến đúng người.

Giải trí: Bạn muốn xem gì tối nay?

Thật khó để tìm một bản phát hành phim lớn gần đây không sử dụng một số dạng hình ảnh do máy tính tạo ra. Các bộ phim được xây dựng hoàn toàn xung quanh CGI đã mang về  gần 6 tỷ đô la  tại phòng vé vào năm 2018. Và hoạt hình càng phức tạp thì càng đòi hỏi nhiều năng lực tính toán hơn. Baymax, nhân vật chính trắng trẻo trong phim “Big Hero 6” (2014) của Disney, được dựng hình bằng  một siêu máy tính 55.000 lõi  mô phỏng  10 tỷ tia sáng chiếu  từ mỗi vật thể.

Và sau đó là ” Cats ” (2019). Càng ít nói về điều đó càng tốt.

Nhưng phim CGI đã tồn tại lâu hơn bạn nghĩ rất nhiều. Tác phẩm ” Vertigo ” (1958) của Alfred Hitchcock đã sử dụng một máy tính nhắm mục tiêu phòng không thời Thế chiến II để tạo ra chuỗi tiêu đề mở đầu giống như Spirograph. Bộ phim đầu tiên mà siêu máy tính đóng vai chính là ” The Last Starfighter ” năm 1984 , sử dụng Cray X-MP để hiển thị 27 phút hiệu ứng đặc biệt.

Thiên văn học: Bầu trời là giới hạn

Khi chúng ta nhìn vào bầu trời đêm, chúng ta đang nhìn vào quá khứ gần đây, sử dụng đôi mắt của mình và có thể là kính thiên văn. Khi các nhà vật lý thiên văn làm điều đó, họ đang  nhìn lại 13 tỷ năm , sử dụng siêu máy tính để mô phỏng vũ trụ trông như thế nào ngay sau vụ nổ Big Bang. HPC đã được sử dụng để mô hình hóa  cách các thiên hà được sinh ra , tìm hiểu độ sâu của các  lỗ đen và làm sáng tỏ những bí ẩn của  vật chất tối .

Đây có thể là tác động lâu dài và sâu sắc nhất của siêu máy tính: thay đổi hiểu biết của chúng ta về cách vũ trụ được hình thành, cũng như vị trí của chúng ta trong đó.