En 2024, les ordinateurs les plus puissants continuent de se développer rapidement, repoussant constamment les limites de ce que la technologie peut accomplir. Ces supercalculateurs sont tellement performants qu’ils peuvent aider à résoudre des problèmes complexes et à faire avancer la recherche dans de nombreux domaines, comme la médecine, la climatologie et l’exploration spatiale.
Le classement des dix premiers supercalculateurs montre qui sont les leaders dans ce domaine et comment leur travail impacte la société en général. Ces ordinateurs ultra-puissants jouent un rôle crucial dans notre monde moderne, en stimulant l’innovation et en nous aidant à trouver des solutions aux défis les plus importants auxquels nous sommes confrontés.
Les points clés d’un super ordinateur
Pour être classés parmi les supercalculateurs les plus puissants, plusieurs critères sont essentiels : la vitesse de traitement, la capacité de stockage, l’efficacité énergétique, la fiabilité et la capacité à traiter des charges de travail complexes. Ces critères définissent la capacité d’un supercalculateur à répondre aux besoins de calcul intensif et à soutenir les avancées scientifiques et technologiques. En évaluant ces aspects, les chercheurs et les ingénieurs peuvent choisir les systèmes les mieux adaptés à leurs besoins spécifiques, ouvrant la voie à de nouvelles découvertes et à des applications innovantes dans divers domaines.
Performance
La performance d’un supercalculateur, c’est sa capacité à faire des calculs très vite et très bien. On mesure cela en voyant combien d’opérations complexes il peut faire chaque seconde. Plus il peut en faire, mieux c’est. Imaginez-le comme un athlète qui court très vite : plus il peut parcourir de distance en peu de temps, plus il est performant.
Pour un supercalculateur, ces opérations en virgule flottante par seconde, ou FLOPS, sont comme sa vitesse de course. Plus il a de FLOPS, plus il peut faire de calculs complexes rapidement. C’est vraiment important pour des tâches comme la simulation de phénomènes naturels, la modélisation de nouveaux médicaments ou l’analyse de grandes quantités de données. Donc, quand on parle de performance, on regarde à quelle vitesse ce supercalculateur peut résoudre les problèmes qui lui sont soumis, et cela nous donne une idée de sa qualité et de son utilité.
Puissance des processeurs
La puissance de calcul d’un superordinateur dépend beaucoup de la qualité et de la force de ses processeurs, les pièces qui font les calculs. Si ces processeurs sont de très bonne qualité et très puissants, alors le superordinateur peut faire ses calculs plus rapidement et plus efficacement. C’est un peu comme si vous aviez un moteur très performant dans une voiture : plus le moteur est puissant, plus la voiture peut accélérer rapidement et atteindre des vitesses élevées.
De même, avec des processeurs de pointe, un superordinateur peut exécuter des tâches complexes en un temps record, ce qui est crucial pour des domaines comme la recherche scientifique, la conception de nouveaux produits ou la simulation de phénomènes naturels. Quand il s’agit de la puissance de calcul d’un superordinateur, il faut se référer à la force de ses processeurs, qui sont essentiels pour accélérer les calculs et améliorer la performance globale du système.
Mémoire
La mémoire d’un super ordinateur, c’est en effet sa capacité à se souvenir et à manipuler de grandes quantités d’informations très rapidement. C’est très important, car lorsque le supercalculateur travaille sur des problèmes complexes, il a besoin de beaucoup d’informations pour les résoudre. Si sa mémoire est suffisante et rapide, il peut traiter ces données massives sans ralentir ou rencontrer des problèmes. C’est comme si vous aviez une énorme table de travail pour étaler tous vos outils et matériaux lorsque vous travaillez sur un projet de bricolage : plus la table est grande et organisée, plus il est facile de trouver ce dont vous avez besoin et de terminer votre projet rapidement.
De même, avec une mémoire suffisante et rapide, un supercalculateur peut manipuler des ensembles de données massifs et complexes de manière fluide et efficace, ce qui est essentiel pour des domaines comme la recherche scientifique, la modélisation de phénomènes naturels et l’analyse de données.
Interconnexion
L’interconnexion d’un supercalculateur, c’est son système de communication interne. Il s’agit de la façon dont ses différentes parties, comme les processeurs et la mémoire, se parlent et se coordonnent entre elles. C’est super important, car lorsque le supercalculateur travaille sur des tâches massives et complexes, il doit pouvoir transmettre rapidement et de manière fiable des données entre ses différentes composantes. Imaginez une équipe de travailleurs sur un chantier de construction : pour que tout se passe bien, ils doivent pouvoir communiquer efficacement et se coordonner pour accomplir leur travail rapidement et sans erreurs.
Avec une interconnexion rapide et fiable, un supercalculateur peut effectuer des calculs parallèles massifs sans rencontrer de problèmes de communication ou de synchronisation, ce qui est crucial pour des applications comme la modélisation météorologique, la simulation de phénomènes physiques complexes et l’analyse de grandes quantités de données.
Refroidissement
Le refroidissement des supercalculateurs concerne le système de climatisation. Comme ces machines travaillent très dur, elles produisent beaucoup de chaleur. C’est un peu comme lorsque vous utilisez un ordinateur pendant longtemps et que vous remarquez qu’il devient chaud. Pour éviter que les composants du supercalculateur ne surchauffent et ne tombent en panne, il est essentiel d’avoir un système de refroidissement efficace.
Cela peut être un peu comme avoir des ventilateurs ou des systèmes de refroidissement liquide qui aident à maintenir les composants du supercalculateur à des températures optimales de fonctionnement. Si le supercalculateur surchauffe, il risque d’avoir des problèmes de performance et même de tomber en panne, ce qui peut être très coûteux et perturber les travaux en cours. Donc, un bon système de refroidissement est absolument essentiel pour garantir que le supercalculateur fonctionne de manière fiable et efficace sur le long terme.
Fiabilité et résilience
La fiabilité et la résilience d’un supercalculateur, c’est sa robustesse et sa capacité à fonctionner de manière fiable même en cas de problèmes. Imaginez que vous conduisiez une voiture et que vous ayez un pneu crevé : si votre voiture est fiable, vous pourrez continuer à rouler en toute sécurité malgré ce problème.
Dans le cas d’un supercalculateur, même si certains de ses composants tombent en panne, il doit être capable de continuer à travailler sans interruption. C’est vraiment important, surtout lorsque ces machines sont utilisées pour des projets de recherche ou des simulations importantes qui ne peuvent pas être interrompus. Ainsi, la fiabilité et la résilience d’un supercalculateur sont essentielles pour garantir un fonctionnement continu et sans interruption, même en cas de défaillance de certains de ses composants. Cela permet de maintenir la productivité et d’éviter les interruptions coûteuses dans les travaux en cours.
Échelle de parallélisation
L’échelle de parallélisation d’un supercalculateur, c’est un peu comme sa capacité à diviser les tâches en petits morceaux et à les distribuer entre plusieurs processeurs qui peuvent travailler ensemble en même temps. Imaginez que vous ayez un gros travail à faire et que vous le divisez en plusieurs petites tâches que vous pouvez confier à différentes personnes. Si ces personnes peuvent travailler en même temps, le travail sera terminé beaucoup plus rapidement que si une seule personne devait tout faire seule.
De la même manière, avec une bonne échelle de parallélisation, un supercalculateur peut diviser les calculs en petites parties et les distribuer entre plusieurs processeurs, qui peuvent ensuite les effectuer simultanément. Cela permet d’accélérer considérablement les calculs, ce qui est vraiment important lorsque le supercalculateur doit travailler sur des tâches très complexes et demandant beaucoup de temps. Donc, une bonne échelle de parallélisation est essentielle pour maximiser l’efficacité et la vitesse de traitement d’un supercalculateur.
Softwares, middlewares et algorithmes
En plus du matériel, les logiciels, les middlewares et les algorithmes utilisés sont également très importants pour la performance d’un supercalculateur. Ce sont eux qui permettent de transformer les données en résultats utiles.
Pour mieux comprendre, imaginez que le matériel d’un supercalculateur soit comme le moteur d’une voiture, tandis que les logiciels, les middlewares et les algorithmes sont comme le conducteur qui dirige la voiture vers sa destination. Si le conducteur est compétent et utilise les meilleurs itinéraires, la voiture arrivera à destination plus rapidement et efficacement. De même, des logiciels bien conçus, des middlewares efficaces et des algorithmes optimisés peuvent grandement améliorer la capacité d’un supercalculateur à effectuer ses calculs rapidement et précisément. C’est pourquoi il est crucial d’avoir une combinaison de matériel et de logiciels bien adaptés pour obtenir les meilleures performances d’un supercalculateur.
Consommation énergétique
De nos jours, la consommation énergétique est devenue un critère majeur dans la conception des supercalculateurs. Cela est dû à la prise de conscience croissante de leur impact sur l’environnement et sur les coûts d’exploitation associés. Ainsi, les concepteurs accordent une grande importance à l’efficacité énergétique des systèmes qu’ils développent. Ils cherchent à minimiser la quantité d’énergie nécessaire pour faire fonctionner ces machines, afin de réduire leur empreinte carbone et les coûts associés à leur utilisation.
En optant pour des systèmes économes en énergie, non seulement les supercalculateurs deviennent plus respectueux de l’environnement, mais ils permettent également de réaliser des économies financières significatives à long terme. Cette tendance reflète l’engagement croissant envers la durabilité environnementale et l’efficacité énergétique dans le domaine de la technologie, et elle joue un rôle important dans la manière dont les supercalculateurs sont conçus et utilisés aujourd’hui.
Notre top 10 des ordinateurs les plus puissants du monde
En fonction de ces critères, nous avons réuni les 10 super ordinateurs les plus puissants de la planète.
1. JUPITER (Allemagne), exaflopique
Jupiter est le futur supercalculateur européen disponible courant 2024. Il promet des performances exaflopiques révolutionnaires, soit un milliard de milliards d’opérations à la seconde. Il devrait devenir le plus puissant du monde, surpassant les supercalculateurs chinois et américains.
Installé à Juliers, en Allemagne, et géré par le centre de supercalcul de Juliers, Jupiter ouvre des opportunités considérables pour la recherche européenne. Il permettra des simulations climatiques de haute résolution à l’échelle mondiale et facilitera le développement de médicaments et de matériaux innovants. Cette avancée positionne l’Europe en tant qu’acteur majeur dans la course mondiale aux supercalculateurs, marquant son engagement envers l’innovation technologique et la recherche de pointe.
2. FRONTIER (USA), 1,194 Exaflop/s
Frontier vient de franchir une étape cruciale en atteignant l’exascale. Il réalise 1,1 quintillion de calculs par seconde. Malgré les défis majeurs tels que la pandémie de COVID-19 et les perturbations dans la chaîne d’approvisionnement, l’équipe de chercheurs a réussi à surmonter ces obstacles. Ce supercalculateur est évalué à 600 millions de dollars.
Installé au Oak Ridge National Laboratory du Département de l’Énergie des États-Unis, Frontier a relevé le défi de la consommation énergétique en utilisant des unités de traitement graphique (GPU) pour accélérer les calculs. Cette avancée ouvre la voie à de nouvelles possibilités dans des domaines cruciaux tels que la médecine, la prévision des catastrophes naturelles et l’étude de l’univers.
3. Fugaku (Japon), 442 Pflop/s
Fugaku, nommé d’après le mont Fuji, est le nouveau leader mondial en matière de supercalculateur. Construit par Riken et Fujitsu, ce monstre de puissance atteint 442 pétaflops, dépassant de loin son prédécesseur américain Summit, notre Top 5 aujourd’hui). Équipé de SoC A64FX 48 cœurs, il est basé sur des processeurs ARM, une première dans le classement Top500. Fugaku est en avance sur son calendrier initial, ayant débuté ses opérations en 2020 pour aider dans la lutte contre la Covid-19.
Il se consacre à des recherches moléculaires et macroscopiques, notamment sur l’effet des médicaments existants sur le virus et les moyens de transmission. Bien qu’il n’atteigne pas sa pleine puissance avant l’année prochaine, Fugaku promet d’impulser des avancées majeures dans divers domaines, de la médecine à la recherche environnementale.
4. LUMI (Finlande), 309 Pflop/s
LUMI est le superordinateur le plus rapide et écoénergétique d’Europe, fruit d’une collaboration entre 10 pays. Situé à Kajaani, il aide les chercheurs européens dans divers domaines comme la médecine et le climat. Grâce à ses processeurs graphiques, il booste la recherche en intelligence artificielle. Il offre également des opportunités aux entreprises.
Son efficacité énergétique est remarquable, alimentée par de l’énergie renouvelable et utilisant sa chaleur résiduelle pour le chauffage urbain. LUMI représente ainsi un pas en avant vers des avancées scientifiques tout en préservant l’environnement.
5. Leonardo (Italie), 238,7 Pflop/s
Le supercalculateur Leonardo, récemment inauguré à Bologne par Atos, en Italie, se classe parmi les quatre plus puissant du monde selon le Top500. Il est devenu opérationnel depuis d’avril 2023, et pour ses 238,7 Pflop/s, il incarne la volonté de l’Italie d’embrasser les technologies de pointe.
Situé en périphérie de Bologne, il peut effectuer des millions de milliards d’opérations par seconde. Intégré au projet européen Euro HPC, Leonardo renforce l’impact de l’Union européenne dans la transformation numérique, la recherche scientifique et l’économie. Son potentiel en sciences de la Terre permettra de relever des défis comme l’évaluation des risques sismiques, volcaniques et maritimes.
6. SUMMIT (États-Unis), 148,8 Pflop/s
Summit est notre 5e superordinateur le plus rapide du monde, montrant la force des États-Unis en innovation. Il boostera la recherche énergétique, les découvertes scientifiques et la sécurité nationale.
Avec sa nouvelle architecture CPU-GPU, il a marqué une étape vers le premier supercalculateur exaflopique des États-Unis en 2018. Summit permet des simulations avancées dans divers domaines scientifiques, de la chimie à la bioénergie. Il peut traiter d’énormes quantités de données et automatiser des étapes critiques de la découverte. C’est une avancée majeure pour la science et le peuple américain.
7. SIERRA (États-Unis), 94,6 Pflop/s
À LLNL, le supercalculateur Sierra, opérationnel depuis 2018, ressemble beaucoup à Summit. Il est utilisé en partenariat avec l’administration nationale américaine de sécurité nucléaire. Situé dans le complexe informatique de Livermor e, il est l’un des nombreux supercalculateurs en fonctionnement.
Sierra, classé Top 7 dans notre comparatif, offre une performance maximale soutenue de 94,6 pétaflops par seconde, équivalant à mille milliards d’opérations en virgule flottante par seconde. Il est entièrement déconnecté d’Internet pour des raisons de sécurité classifiée, concentrant ses efforts sur la modélisation des armes nucléaires et la simulation des séismes, un défi important dans une région sismique à risque élevé.
8. Sunway TaihuLight (Chine), 93 Pflop/s
Le Sunway TaihuLight, créé par le Centre national de recherche en ingénierie et technologie informatique parallèle (NRCPC), est hébergé au Centre national de supercalcul de Wuxi. Opérationnel depuis 2016, ce projet, fruit d’une collaboration entre la ville de Wuxi, l’Université Tsinghua et l’Institut de recherche en technologie industrielle du Jiangsu, offre un support logiciel, forme de jeunes scientifiques et réalise des recherches scientifiques et sociales.
Il constitue une plateforme d’innovation scientifique et technologique pour le supercalcul et la coopération industrielle. Utilisé depuis plus d’un an par les chercheurs de l’Université Tsinghua, il a permis des avancées majeures dans divers domaines, dont la météorologie, l’aérospatiale, la biomédecine et les matériaux.
9. Perlmutter (États-Unis), 64,6 Pflop/s
Le Perlmutter utilise des GPU pour accélérer les calculs, consommant moins d’énergie que les CPU traditionnels. Le Programme d’application scientifique exascale du NERSC (NESAP) aide les équipes à maîtriser ces nouveaux outils. Avec ses GPU NVIDIA A100, le Perlmutter est idéal pour le deep learning. Son système de fichiers SSD de 64,6 Pflop/s et son réseau interne rapide facilite le traitement des données.
La Superfacility du NERSC et de l’ESnet est une technologie qui permet une analyse en temps réel des expériences. Les chercheurs utilisant le Perlmutter font progresser la chimie, la physique, et plus encore. Économe en énergie, le Perlmutter utilise un refroidissement liquide innovant. Grâce à ses caractéristiques avancées, il est bien adapté à l’analyse de données massives, soutenant ainsi la recherche scientifique.
10. Selene (États-Unis), 63,4 Pflop/s
Selene, le supercalculateur modulaire construit sur l’architecture de référence NVIDIA SuperPOD, est désormais entièrement équipé de quatre SuperPODs interconnectés, totalisant 560 nœuds DGX A100 avec des GPU A100 de 80 Go. Classé n° 10 de notre Top 10, il est néanmoins l’un des supercalculateurs industriel les plus rapides.
Bien que Selene soit pleinement opérationnel avec ses 63,4 Pflop/s, des opérations sont toujours en cours pour améliorer l’architecture de référence et la pile de déploiement afin de faciliter la production de SuperPODs par les clients. Nous mettrons en avant la planification et la gestion des ressources sur Selene via Slurm, permettant une performance optimale à grande échelle.
Les produits stars d’hier
Malgré leur puissance impressionnante, certains supercalculateurs qui dominaient autrefois le classement ont été relégués au second plan :
- Tianhe-2A « Milky Way-2 » (Chine), 61,4 Pflop/s : Autrefois parmi les premiers du classement, ce supercalculateur chinois voit désormais sa position éclipsée par de nouvelles machines plus performantes.
- FRONTERA, USA, 23,5 pétaflops : Bien que toujours impressionnant, Frontera a été dépassé en termes de puissance brute par les nouveaux venus dans le domaine.
- PIZ DAINT, Suisse, 21,2 pétaflops : Autrefois le fleuron de l’Europe en matière de supercalcul, Piz Daint doit désormais partager le devant de la scène avec d’autres concurrents plus récents.
- TRINITY, USA, 20,2 pétaflops : Trinity, avec son histoire liée à la recherche sur les armes nucléaires, reste un acteur majeur, mais voit sa position relative diminuer dans un paysage en constante évolution.
- AI BRIDGING CLOUD INFRASTRUCTURE (ABCI), Japon, 9,9 pétaflops: Malgré son importance dans le domaine de l’intelligence artificielle, ABCI est désormais dépassé en termes de puissance brute par de nouveaux arrivants.
- SUPERMUC-NG (Allemagne), 19,5 pétaflops : L’Allemagne conserve une place dans le classement, mais la concurrence mondiale s’intensifie avec l’émergence de nouveaux supercalculateurs.
- LASSEN, Lawrence Livermore National Laboratory (États-Unis), 18,2 pétaflops: Lassen continue de contribuer à la recherche non classifiée, mais son rang dans le classement mondial a été affecté par l’arrivée de machines plus récentes et plus puissantes.
Les supercalculateurs évoluent rapidement, repoussant constamment les limites du calcul. Cette compétition entre les nouveaux systèmes et les anciennes stars profite à la recherche et à l’innovation. Cela stimule les avancées scientifiques puisque ces progrès touchent divers domaines de la médecine à la météorologie. Des supercalculateurs comme JUPITER ou FRONTIER, efficaces et puissants, jouent un rôle crucial. Leur capacité à traiter d’énormes quantités de données ouvre de nouvelles perspectives pour résoudre des défis autrefois insurmontables. Ainsi, cette évolution rapide promet un avenir où des découvertes révolutionnaires seront monnaie courante.
