Trong cuộc đua toàn cầu nhằm chiếm lĩnh lĩnh vực tính toán hiệu suất cao, Nhật Bản đã định vị mình là một nhà lãnh đạo với kế hoạch xây dựng siêu máy tính lớp zeta. Nếu thành công trong việc này, khả năng tính toán tiên tiến sẽ tăng cường đáng kể sức cạnh tranh kinh tế của quốc gia. Tuy nhiên, trước tiên, Nhật Bản cần phải tìm ra cách đáp ứng nhu cầu năng lượng khổng lồ này.
Nhật Bản đã công bố kế hoạch xây dựng Siêu máy tính lớp zeta đầu tiên trên thế giới. Mặc dù vẫn chỉ là một ý tưởng lý thuyết, chiếc máy đột phá này có thể đạt được tốc độ xử lý nhanh gấp một ngàn lần so với các siêu máy tính hàng đầu hiện tại.
Dự án mang tên Fugaku Next, đang được Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ Nhật Bản (MEXT) dẫn dắt. Chi phí dự kiến cho việc xây dựng sẽ vượt qua 750 triệu USD và nó được kỳ vọng sẽ hoạt động hoàn toàn vào năm 2030.
Fugaku Next sẽ đạt tốc độ ở quy mô zetaFLOPS, một thành tựu chưa từng có trước đây. Để hiểu rõ hơn, các siêu máy tính tiên tiến nhất hiện nay hoạt động ở mức exaFLOPS, có khả năng thực hiện một quintillion phép tính mỗi giây. Trong khi đó, Fugaku Next sẽ có khả năng thực hiện tới một sextillion phép tính mỗi giây.
Tuy nhiên, Nhật Bản cần phải vượt qua những thách thức lớn, đặc biệt là về hiệu quả năng lượng. Các chuyên gia ước tính rằng một máy lớp zeta sử dụng công nghệ hiện tại có thể cần lượng năng lượng tương đương với sản lượng của 21 nhà máy điện hạt nhân.
MEXT dự định giải quyết vấn đề này bằng cách tích hợp công nghệ tiên tiến nhất, bao gồm cả CPU được thiết kế tùy chỉnh và hệ thống bộ nhớ băng thông cao. Họ cũng mong muốn Fugaku Next tương thích với cơ sở hạ tầng hiện có, điều này có thể dẫn đến sự hợp tác với Fujitsu và RIKEN, những tổ chức đã đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển siêu máy tính Fugaku.
Fugaku đã đạt được hiệu suất 442 petaFLOPS, tương đương với 442 triệu tỷ phép toán dấu phẩy động mỗi giây, theo chuẩn TOP500. Nó là siêu máy tính nhanh nhất thế giới từ tháng 6 năm 2020 đến tháng 6 năm 2022 và hiện đang đứng thứ tư trên bảng xếp hạng TOP500 tính đến tháng 6 năm 2024.
Siêu máy tính nhanh nhất thế giới hiện nay là Frontier, đặt tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge ở Tennessee. Nó đã đạt hiệu suất 1.206 exaflops, tương đương với 1.206 quintillion phép tính mỗi giây, theo chuẩn TOP500. Frontier đã duy trì vị trí hàng đầu trong nhiều lần cập nhật danh sách TOP500, được thực hiện hai lần mỗi năm. Nó được xây dựng bằng kiến trúc HPE Cray EX, bộ vi xử lý AMD EPYC và GPU AMD Instinct. Các nhà khoa học đang sử dụng Frontier cho nhiều mục đích nghiên cứu khác nhau, bao gồm vật lý thiên văn, mô hình khí hậu, khoa học vật liệu và phát triển trí tuệ nhân tạo.
Fugaku Next sẽ có khả năng thực hiện các phép toán nâng cao và phức tạp hơn đáng kể so với Frontier, từ việc mô phỏng toàn bộ bộ não con người đến việc mô hình hóa các hệ thống khí hậu tinh vi nhất. Khả năng tính toán tăng cường này có thể, chẳng hạn, rút ngắn quy trình xác định và thử nghiệm các hợp chất dược phẩm mới, hoặc phát triển mô phỏng chính xác hơn về cấu trúc phân tử, có thể dẫn đến việc phát triển các vật liệu mới.
Khi Nhật Bản bắt tay vào dự án đầy tham vọng này, cộng đồng tính toán toàn cầu đang theo dõi với sự quan tâm lớn và có thể là lo ngại. Sự thúc đẩy của Nhật Bản trong việc phát triển siêu máy tính lớp zeta có thể kích thích một cuộc đua siêu máy tính giữa các quốc gia, tương tự như cuộc cạnh tranh hiện tại về các hệ thống exascale, với các quốc gia gia tăng đầu tư cho nghiên cứu và phát triển tính toán hiệu suất cao để thu hẹp khoảng cách công nghệ.
Theo Techspot