Siêu máy tính nhanh nhất thế giới Fugaku: Niềm tự hào của Nhật Bản

Trong lúc sự chú ý trên thế giới đều đổ dồn vào cuộc chiến chống dịch viêm đường hô hấp cấp COVID-19, không mấy người chú ý tới thông tin về màn ra mắt đầy ấn tượng của siêu máy tính nhanh nhất thế giới Fugaku của Nhật Bản.

Giữa bối cảnh các siêu máy tính đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D), sự xuất hiện của Fugaku chắc chắn sẽ đóng góp rất nhiều cho sự phát triển của loài người trong tương lai.

Siêu máy tính Fugaku tại Viện nghiên cứu Riken ở Kobe, tỉnh Hyogo, Nhật Bản ngày 16/6/2020

Màn ra mắt ấn tượng

Ngày 16/6, viện nghiên cứu RIKEN đã công bố với báo giới những hình ảnh đầu tiên về siêu máy tính Fugaku. Được đặt tên theo núi Fuji, ngọn núi cao nhất của Nhật Bản, siêu máy tính Fugaku do RIKEN hợp tác với tập đoàn Fujitsu phát triển và có khả năng thực hiện 415 quadrillion (415 lũy thừa mười 16) phép tính trong một giây, nhanh gấp 415 lần so với người tiền nhiệm mang tên “K”, vốn từng được coi là siêu máy tính nhanh nhất thế giới nhưng đã ngừng hoạt động vào tháng Tám năm ngoái.

Fugaku được đặt trong một phòng rộng 3.000 m2 tại Trung tâm Khoa học Điện toán của RIKEN ở thành phố Kobe của Nhật Bản. Căn phòng này chứa 432 giá có chiều cao 2m và rộng 1,4m, với trọng lượng khoảng 2 tấn, trên đó có các thiết bị xử lý trung tâm và một số thiết bị khác. Để vận chuyển siêu máy tính này tới Trung tâm Khoa học Điện toán hôm 13/5, người ta phải sử dụng tới 72 chiếc xe tải loại 10 tấn.

Hôm 22/6, “TOP500″ – một hội nghị quốc tế của các nhà nghiên cứu về siêu máy tính – đã công nhận Fugaku là siêu máy tính nhanh nhất thế giới dựa trên tốc độ tính toán của siêu máy tính này. Đây là lần đầu tiên kể từ tháng 11/2011 một siêu máy tính do Nhật Bản chế tạo được công nhận là siêu máy tính nhanh nhất thế giới sau siêu máy tính K và là siêu máy tính duy nhất của Nhật Bản nằm trong top 10 siêu máy tính nhanh nhất của “TOP500″.

Theo “TOP500″, Fugaku nhanh gấp 2,8 lần so với siêu máy tính “Summit” do Phòng Thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge của Mỹ chế tạo, vốn đã được công nhận là siêu máy tính nhanh nhất thế giới hồi tháng 11/2019. Điểm LINPACK của Fugaku là 415,53 petaflops, cao hơn nhiều so với con số 148,6 petaflops của “Summit” cho dù Fugaku mới sử dụng 152.064 trong tổng số 158.976 node. Đáng chú ý, Fugaku cũng đứng đầu ở ba hạng mục khác gồm: tốc độ xử lý trong các phép tính sử dụng cho mục đích công nghiệp, ứng dụng trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn (big data). Đây là lần đầu tiên có siêu máy tính đứng đầu ở cả 4 hạng mục.

Phát biểu sau khi nhận được thông tin trên, ông Takahito Tokita, Chủ tịch Fujitsu, nói danh hiệu siêu máy tính nhanh nhất thế giới mà Fugaku vừa giành được đã cho thế giới thấy sức mạnh công nghệ của Nhật Bản.

Nhanh và nhanh hơn nữa

Năm 2002, khi siêu máy tính Earth Simulator do Nhật Bản chế tạo được công nhận là siêu máy tính nhanh nhất thế giới, Mỹ – cường quốc số 1 thế giới trong lĩnh vực siêu máy tính vào thời điểm đó – đã thực sự bị sốc. Người Mỹ đã nỗ lực hết sức để cạnh tranh với Nhật Bản nhằm lấy lại vị thế của mình. Tuy nhiên, sau đó, Trung Quốc đã bắt đầu nổi lên và giành vị trí số 1 vào năm năm 2010. Và cuộc đua chế tạo siêu máy tính trở thành cuộc đua tay ba.

Sau khi giành vị trí số 1 vào năm 2011 nhờ sự ra đời của siêu máy tính K, Nhật Bản đã tỏ ra hụt hơi trong cuộc đua này, một phần do đầu tư hạn chế. Kể từ năm 2012, cuộc đua siêu máy tính chỉ diễn ra giữa Mỹ và Trung Quốc.

Giờ đây, với Fugaku, Nhật Bản đã trở lại ngôi đầu. Mặc dù vậy, những người chế tạo ra “con ma tốc độ” này vẫn chưa muốn dừng lại ở đó. Họ hiểu rằng cuộc đua này rất khốc liệt khi các đối thủ cạnh tranh đến từ Mỹ và Trung Quốc vẫn đang nỗ lực để bứt phá. Điều này thể hiện trong bảng xếp hạng top 5 siêu máy tính nhanh nhất thế giới, Nhật Bản chỉ có Fugaku, Mỹ có hai siêu máy tính đứng ở vị trí thứ 2 và 3, trong khi các siêu máy tính Trung Quốc chiếm hai vị trí còn lại.

Vì vậy, các nhà chế tạo Fugaku dự định sẽ tiếp tục nghiên cứu để tăng tốc độ xử lý của siêu máy tính này để đảm bảo rằng Fugaku luôn dẫn đầu trong cuộc đua này. Ông Hiroshi Matsumoto, Chủ tịch RIKEN, nói: “Chúng tôi sẽ tiếp tục nỗ lực để tăng tốc độ xử lý của Fugaku lên mức cao nhất”.

Tiềm năng to lớn

Trong thời gian gần đây, ngoài nghiên cứu cơ bản, siêu máy tính đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề xã hội. Vì vậy, sự ra đời của Fugaku chắc chắn sẽ góp phần không nhỏ cho hoạt động nghiên cứu ở Nhật Bản. Ông Satoshi Matsuoka, Giám đốc Trung tâm Khoa học Điện toán của RIKEN, nói: “Chúng tôi hy vọng Fugaku sẽ hỗ trợ trong việc giải quyết các vấn đề xã hội hóc búa như cuộc chiến chống dịch COVID-19″.

Rút kinh nghiệm từ bài học trong quá trình chế tạo siêu máy tính “K”, vốn không dễ sử dụng vì những người chế tạo “K” chỉ chú trọng tới thứ hạng, Fugaku đã được thiết kế để có thể sử dụng hàng loạt phần mềm khác nhau. Chính vì vậy, đây là lần đầu tiên một siêu máy tính không chỉ đứng đầu về tiêu chí tốc độ tính toán mà còn xếp vị trí thứ nhất ở ba tiêu chí khác là tốc độ xử lý trong các phép tính sử dụng cho mục đích công nghiệp, ứng dụng trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn (big data).

Hiện tại, RIKEN đang cho Fugaku chạy thử nghiệm để hỗ trợ các nghiên cứu về dịch COVID-19, trong đó có các phương pháp chuẩn đoán, điều trị và dự báo về sự lây lan của virus. Viện nghiên cứu này dự kiến sẽ đưa siêu máy tính vào hoạt động đầy đủ từ tài khóa 2021 (bắt đầu vào tháng 4/2021). Ông Matsuoka nói: “Chúng tôi sẽ mang hết sức lực để mang lại các thành tựu cho loài người, vốn chỉ có thể có được nhờ Fugaku, trong đó có việc phát triển tế bào năng lượng mới và các dược phẩm”.

Theo RIKEN, trong tương lai, siêu máy tính này sẽ được sử dụng để xử lý các vấn đề xã hội và khoa học phức tạp mà Nhật Bản đang ưu tiên giải quyết như bào chế dược phẩm; dự báo thiên tai, dự báo thời tiết và khí hậu; sản xuất, lưu trữ và sử dụng năng lượng; phát triển năng lượng sạch; chế tạo vật liệu mới.