Những chiếc máy không được bán ra trên thị trường nhưng chúng lại đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển và làm thay đổi toàn bộ nền công nghiệp thế giới. Đó là siêu máy tính (super computer). Trong thập kỉ qua, những nhà sản xuất máy tính hàng đầu đã đưa ra những mẫu siêu máy tính có năng lực tính toán không thể tưởng tượng.

Trước đây, siêu máy tính chỉ được sử dụng trong các viện nghiên cứu quốc gia và các trung tâm phát triển công nghiệp lớn. Ngày nay, siêu máy tính đã xuất hiện trong các phòng nghiên cứu và phát triển (R&D) trong các lĩnh vực tự động hoá, hoá chất, và các ngành công nghiệp khác... Một trong số những siêu máy tính nổi tiếng nhất là BlueGene của IBM, được thiết kế để sử dụng hơn 100 000 bộ xử lý. Với một siêu máy tính chậm nhất, tốc độ cũng "nhanh như tia chớp", nhờ sử dụng tới 400 bộ xử lý.

Vậy những siêu máy tính này làm được gì cho bạn? Chúng có thể khám phá ra cách chữa bệnh ung thư và các loại bệnh khác? Chúng có thể giúp các nhà khoa học có thể đem lại hoà bình cho thế giới? Chúng có thể giúp các nhà khoa học dự đoán được động đất và sóng thần một cách hoàn hảo?

Câu trả lời là: "Có". Những siêu máy tính mạnh nhất gần như có sức mạnh và khả năng như bộ não của con người. Bằng việc sử dụng phương pháp kết nối sức mạnh của những siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới, chúng có thể làm được rất nhiều việc hữu ích cho con người.

Nguồn cảm hứng sáng tạo

Sức mạnh trong phân tích của siêu máy tính đem lại những thiết kế hiệu quả nhất và giá cả tốt nhất cho những quy trình sản xuất. Nhờ sử dụng siêu máy tính, những bộ phim hoạt hình sống động và hấp dẫn đã được tạo ra. Thực tế, những hiệu ứng hoành tráng và lôi cuốn người xem và trông rất thật được sử dụng trong các bộ phim như KingKong, Lord of The Rings... đều có sự trợ giúp đắc lực từ các siêu máy tính.

Rất nhiều loại thuốc đã được mô phỏng đầu tiên trên những siêu máy tính. Các nhà nghiên cứu y học đã tạo ra phần mềm giả lập sự tương tác của thuốc và hiệu quả của thuốc  với người bệnh dựa trên các siêu máy tính. Những phần mềm này cho phép quá trình nghiên cứu diễn ra nhanh hơn với giá rẻ hơn.

Không những thế, những ngành công nghiệp mũi nhọn cũng đều sử dụng siêu máy tính. Thiết kế máy bay mới,  thiết kế dây chuyền tự động.. đều phải sử dụng siêu máy tính. Hãng Ford Motor sử dụng tới 75% những tính toán và thiết kế nhờ sử dụng siêu máy tính. Những ngân hàng lớn đều được duy trì nhờ sử dụng siêu máy tính.

Siêu máy tính và điện toán lưới

Hiện nay, nhiều người cho rằng những hệ thống điện toán lưới (grid computing) sẽ dần thay thế những siêu máy tính nhờ vào khả năng tổng hợp những năng lực tính toán của các mạng máy tính và giá cả cũng rẻ hơn rất nhiều. Thực ra, siêu máy tính có những đặc điểm khác so với điện toán lưới .

Điện toán lưới là một công nghệ tương đối mới, duy trì sức mạnh tính toán và các thông tin số hoá nhờ các mạng máy tính. Điện toán lưới liên kết những hệ thống mạng máy tính rời rạc lại gần với nhau để tạo nên một sức mạnh tính toán tổng hợp. Thường thì những hệ thống điện toán lưới được tập trung lại bằng cách kết hợp năng lực tính toán trong các hệ thống máy tính của doanh nghiệp từ nhiều địa điểm khác nhau.

Ngược lại, siêu máy tính là một hệ thống cục bộ hoàn chỉnh với ít nhất là 100 bộ xử lý để phục vụ một công việc duy nhất. Đôi khi, một vài siêu máy tính cũng được tách ra để đạt được một mục đích nào đó. Giống như PC, siêu máy tính cũng có khả năng thiết lập, thay đổi nhằm tăng hiệu năng. Khả năng xử lý, kiến trúc thiết kế của siêu máy tính cũng đều có thay đổi hằng năm. Vì vậy, tốc độ tính toán và hiệu năng của siêu máy tính không phải là một hằng số.

Siêu máy tính: Khả năng xử lý siêu hạng

Một yếu tố để đo hiệu năng trong các siêu máy tính là dựa vào con số gigaflops (1 tỉ tính toán dấu phẩy động trong một giây). Flops là viết tắt của Floating-point per seconds - là số tính toán dấu phẩy động trên một giây, một chỉ số quan trọng để đánh giá tốc độ của siêu máy tính.1 gigaflops (1 tỉ flops) tương đương với 1 tỉ tính toán dấu phẩy động trong 1 giây.

Tại thời điểm này, một siêu máy tính có thể xử lý tới 1 645,7 gigaflops. Điều này chắc chắn rằng còn lâu hệ thống điện toán lưới mới có thể theo kịp được siêu máy tính chậm nhất.

Giới hạn thị trường sử dụng

Đúng như "tiền nào của nấy", giá của siêu máy tính là rất cao và thường chỉ được sử dụng cho những doanh nghiệp lớn. Trong tương lai, tiềm năng siêu máy tính sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong lĩnh vực nghiên cứu. Tuy nhiên, siêu máy tính có lẽ sẽ không phù hợp với mục đích thương mại.

Bởi vì tính chất cũng như và sự cạnh tranh về giá cả của siêu máy tính, nên điện toán lưới và máy chủ phiến mỏng sẽ là ứng cử viên cho mục đích thương mại. Hơn nữa, hệ thống điện toán lưới lại rất phù hợp với thị trường này.

Mặc dù, lượng khách hàng mua siêu máy tính không lớn, nhưng kinh doanh siêu máy tính vẫn thu hút những công ty hàng đầu. Những công ty hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất siêu máy tính là: Apple, Hewlett-Packard, Cray, Microsoft, Sun Microsystems, NEC, Hitachi, Intel, Dell, và AMD. Cho mượn siêu máy tính cũng là thị trường hấp dẫn, nhưng người sử dụng chủ yếu là viện nghiên cứu quốc gia hoặc những công ty chuyên về nghiên cứu.

"Top" siêu máy tính

Trang Web theo dõi và đánh giá những siêu máy tính mạnh nhất (Top500.org) đã đưa ra bản danh sách 500 siêu máy tính mạnh nhất 2005. Siêu máy tính mạnh nhất năm 2005 là BlueGene/L System của IBM, là sự kết hợp đồng phát triển của IBM với NNSA (U.S. Department of Energy's National Nuclear Security Administration).

Top500.org thông báo chỉ trong vòng 6 tháng, hệ thống của IBM đã tăng gấp đôi kích thước và phá kỉ lục về hiệu năng với 280,6 teraflops - 1 nghìn tỉ flops (1 tera flops = 1000 giga flops). Trước đây, không có hệ thống nào vượt quá ngưỡng 100 teraflops. Theo như dự đoán, hệ thống máy tính này vẫn là "quán quân" trong vài năm tới. Năm ngoái, siêu máy tính đứng thứ 173 thì trong năm nay hệ thống này đứng "chót" trong bảng xếp hạng (500/500).

Theo như Top500.org, Mĩ là nước tiêu thụ siêu máy tính lớn nhất với  305/500 hệ thống siêu máy tính được cài đặt trên thế giới. Những quốc gia châu Âu đứng thứ 2 với 100 hệ thống, và cả châu Á chỉ có 66 hệ thống.

Cũng theo bản danh sách của Top500.org thì tốc độ tăng trưởng của siêu máy tính vẫn tăng mạnh mẽ. Trong năm 2005, chỉ những hệ thống siêu máy tính vượt qua con số 1,64 teraflops mới được vượt qua vòng loại trong danh sách, và con số này cao hơn nhiều với 850,6 gigaflops trong năm 2004. Nếu tính cộng dồn của toàn bộ 500 hệ thống trong danh sách này sẽ được con số là 2,3 petaflop (1 petaflops =1000 teraflops, 1 petaflops= 1 triệu gigaflops), gấp đôi so với 1,127 petaflops trong năm ngoái.

Nếu đưa toàn bộ năng lực tính toán này để giúp cho các nhà khoa học, kĩ sư, nhà thiết kế... chúng ta sẽ có thể làm cho cuộc sống trên trái đất tốt đẹp hơn. Nhờ năng lực tính toán siêu "khủng khiếp" này chúng ta có thể vượt qua được những giới hạn mà trước đây không thể làm được.

Minh Phúc (Theo Newsfactor)