บทที่2
เอกสารที่เกี่ยวข้อง
ในการศึกษาโครงงานเรื่อง supercomputer (ซูเปอร์คอมพิวเตอร์) ผู้จัดทำได้รวบรวมแนวคิด ต่างๆ จากเอกสารที่เกี่ยวข้องดังต่อไปนี้
(วาสนา สุขกระสานติ, 2540 : 6-7) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นแรกสร้างในปี ค.ศ 1960 ที่องค์กรของสหรัฐอเมริกาเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดทำงานได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูงนำมาใช้ในการคำนวณที่ซับซ้อน มีการใช้หลักทีเรียกว่า มัลติโปรเซสซิ่ง (Multiprocessing) อันเป็นใช้หน่วยประมวลผลจำนวนหลายตัวเพื่อทำให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานหลายงานพร้อมกันโดยที่งานเหล่านั้นมีความแตกต่างกัน งานที่ไม่เกี่ยวข้องหรืออาจจะเป็นงานที่มีขนาดใหญ่ที่ถูกแบ่งย่อยไปในประมวลผลแต่ละตัวก็ทำงานได้ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีหน่วยประมวลกลางทั้งหมด 4 ตัวแต่ปัจจุบันคอมพิวเตอร์มีความพัฒนามากจึงทำให้มีหน่วยประมวลผลนับร้อยตัวทำงานพร้อมๆ กันนำซูเปอร์คอมพิวเตอร์ไปใช้ในการคำนวณ เช่น งานด้านกราฟิกหรือการคำนวณทางด้านวิทยาศาสตร์ การบิน อุตสาหกรรมน้ำมันเป็นต้น รวมทั้งพบมากในวงการวิจัยในห้องปฎิบัติการต่างๆ
ความเร็วของซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะมีการวัดหน่วยเป็นนาโนวินาที (nanosecond) หรือเศษหนึ่งพันล้านวินาที และจิกะฟลอป (gigaflop) หรือการคำนวณหนึ่งพันล้านครั้งในหนึ่งวินาทีซึ่งคอมพิวเตอร์สามารถคำนวณได้ถึง 128 จิกะฟลอป และใช้เครื่องที่มี สายส่งข้อมูล (data bus) กว้าง 32หรือ 64 บิต
ระเบิดปรมาณู ดวงอาทิตย์สังเคราะห์ หลุมดำ ... ไม่ว่าจะเป็นความลับใดของธรรมชาติและจักรวาล พลังประมวลผลที่เหลือเชื่อของซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะทำให้เราล่วงรู้ได้ทุกอย่าง
ความจริงแล้ว ในอดีตนั้นในประวัติ Super Computer นั้น ถือเป็นสิ่งที่มนุษย์มองว่าเป็นนวัตกรรมที่เลวร้ายที่สุดเท่าที่เคยมีมาในประวัติศาสตร์ เหตุผลที่เป็นเช่นนั้นก็เพราะวัตถุประสงค์และบทบาทที่มันถูกกำหนดให้อยู่เบื้องหลังนั้นล้วนแต่เป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับเรื่องโหดร้ายและการทำลายล้าง แม้แต่คอมพิวเตอร์เครื่องแรกก็ตกเป็นเหยื่อในความสำเร็จของตัวเองเช่นกัน นั่นคือคอมพิวเตอร์ “Konrad Zuse” ที่ถูกบริษัท Henschel ที่ผลิตเครื่องบินของเยอรมันนำไปใช้ในการพัฒนาอานุภาพระเบิดในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ในขณะที่ผลงานชิ้นโบว์แดงของบริษัท Zuse และถือเป็นคอมพิวเตอร์ที่สามารถโปรแกรมได้ตัวแรกของโลกอย่าง “Z3” นั้นก็ได้ถูกทำลายโดยการทิ้งระเบิดของฝ่ายพันธมิตรในช่วงสงครามโลกในปี 1943 เช่นกัน
เครื่อง Zuse Z3 นั้นมีความเร็วในการทำงานประมาณ 5Hz แต่ในช่วงระหว่างสงครามที่ต่างฝ่ายต้องการชัยชนะซึ่งต้องการพลังประมวลผลที่สูงขึ้นสำหรับการสร้างระเบิดที่มีอานุภาพรุนแรงมากยิ่งขึ้น ฝ่ายพันธมิตรนำโดยสหรัฐอเมริกาจึงทุ่มงบประมาณ 2.5 พันล้านเหรียญในการพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ภายใต้โครงการที่มีชื่อว่า “Manhattan Project” ทั้งนี้เพื่อวัตถุประสงค์ในการสร้างปรมาณูลูกแรกให้สำเร็จก่อนหน้าเยอรมันหรือญี่ปุ่นให้ อย่างไรก็ดีในระหว่างนี้แผนกวิจัยของกองทัพสหรัฐ (Ballistic Research Laboratory – BRL) ต้องรับผิดชอบในการพัฒนาตารางบอกวิถีกระสุนของอาวุธชนิดใหม่ซึ่งต้องใช้การคำนวณที่แน่นอนในระยะเวลาอันสั้นเพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากอาวุธที่มีอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด จึงได้มีการจ้างวานภรรยาของนักวิทยาศาสตร์กว่า 200 คนทำการคำนวณโดยใช้เครื่องคิดเลขตั้งโต๊ะไปพร้อมๆ กันกับการพัฒนาเครื่อง Mark I ของ IBM ที่ใช้การป้อนคำสั่งโดยการใช้บัตรเจาะรู
ถัดจากยุคของ Mark I และ ENIAC พัฒนาการของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ก็อยู่ในขั้นที่มันสามารถทำงานโดยการรับคำสั่งที่โปรแกรมไว้ล่วงหน้าได้แล้ว แต่คำถามคือ สิ่งที่ส่งผลต่อความเร็วในการทำงานนั้นคือซีพียูที่มีสัญญาณนาฬิกาสูงๆ หรือการที่มีแกนเล็กๆ หลายแกนที่ช่วยกันทำงาน คำตอบของคำถามนี้ได้รับการตอบโดย Seymour Cray ในเครื่องซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องแรกของเขาที่ถูกเรียกว่า ‘Cray 1’ ในปี 1976 ซึ่งมีซีพียูความเร็ว 80MHz และออกแบบให้ทำงานโดยมีหน่วยประมวลผลย่อยๆ ที่เรียกว่า Vector Processors จำนวนหลายๆ ตัวพร้อมหน่วยเก็บข้อมูลที่เรียกว่า Register ที่ Vector Processors สามารถนำข้อมูลในแต่ละ Register มาประมวลผลได้พร้อมกันอย่างอิสระ ส่งผลให้ Cray 1มีความเร็วในการประมวลที่รวดเร็วยิ่งขึ้น
จากประวัติ Super Computer ในปี 1997 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ได้ขยับเข้าสู่การเป็นส่วนหนึ่งทางสังคมมากขึ้น โดยเครื่อง Deep Blue ของ IBM ได้สร้างปรากฏการณ์เอาชนะซีพียูกว่า 500 ตัวรวมไปถึงนักหมากรุกแชมเปี้ยนโลกอย่าง Garry Kasparov โดย Deep Blue มีความสามารถคำนวณตำแหน่งในการวางหมากได้มากถึง 200 ล้านตำแหน่งต่อวินาทีขณะที่แชมป์โลกสามารถคำนวณในใจได้สูงสุดประมาณ 50 ตำแหน่งเท่านั้น
ปัจจุบัน ตำแหน่งซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกมีชื่อว่า ‘Jaguar’ ที่บรรจุซีพียูที่มีแกนหลักในการทำงานรวมกันถึง 224,000 ที่ซึ่งสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์จำลองเหตุการณ์หากมีการเคลื่อนตัวชนกันของหลุมดำได้ หรือเทียบเป็นความสามารถในการประมวลผล1,750,000,000,000,000 คำสั่งต่อวินาที
อย่างไรก็ดี แม้ว่า Super Computer จะมีพลังประมวลผลมหาศาลเพียงใด มันก็ยังคงมีปัญหาหลงเหลืออยู่เสมอ นั่นก็คือความ ‘ฉลาด’ เมื่อเทียบกับมนุษย์ ด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่มาของการจัดตั้งโครงการวิจัยที่มีชื่อว่า ‘Galaxy Zoo’ (www.galaxyzoo.org) ที่เปิดโอกาสให้สมาชิกในระบบออนไลน์เข้ามาร่วมจัดกลุ่มดาราจักรที่ถูกค้นพบใหม่ที่มีมวลน้อยและมีความแออัดสูงที่ไม่เคยมีมาก่อนและไม่สามารถจัดเข้ากลุ่มที่มีอยู่แล้วได้ งานนนี้แม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เจ๋งที่สุดก็สู้พลังคนไม่ได้
(วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. 2556: ออนไลน์) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (supercomputer) เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถสูงที่สุดในกลุ่มมีขนาดใหญ่ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (Super Computer)สามารถประมวลผลข้อมูลในปริมาณมากรวมถึงการประมวลผลงานที่มีรูปแบบอันซับซ้อน มีความรวดเร็วในการคำนวณได้มากกว่าหนึ่งล้านล้านต่อวินาที ( 1 Trillion calculations per second )ภายในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ สามารถรองรับโปรเซสเซอร์ได้มากกว่า 100 ตัว หน่ายวัดความเร็วของคอมพิวเตอร์นี้คือ หน่วยจิกะฟลอบ (Gigaflop)
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เหมาะกับงานคำนวณที่ต้องมีการคำนวณตัวเลขจำนวนหลายล้านตัวภายในเวลาอันรวดเร็ว เช่น งานพยากรณ์อากาศ ที่ต้องนำข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับอากาศทั้งระดับภาคพื้นดิน และระดับชึ้นบรรยากาศเพื่อดูการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของอากาศ งานนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีสมรรถนะสูงมาก นอกจากนี้มีงานอีกเป็นจำนวนมากที่ต้องใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (Super Computer) ซึ่งมีความเร็วสูง เช่น งานการวิจัยนิวเคลียร์ งานควบคุมทางอวกาศ งานประมวลผลภาพทางการแพทย์ ด้านการทหาร วิศวกรรมเคมีภัณฑ์ปิโตรเลียม เช่น การสร้างโมเดลที่สามารถประมวลผลด้านความซับซ้อนสูงในการจำลองการประมวลผลต่างๆ รวมทั่วใช้วิจัยพันธุกรรมในมนุษย์หรือโครงสร้างดีเอ็นเอ ซึ่งมีมากกว่า 80,000 ถึง 100,000 ยีนในร่างกายของมนุษย์ งานด้านวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทางด้านเคมี เภสัชวิทยา และงานด้านวิศวกรรมการออกแบบ และเนื่องจากราคาของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (Super Computer) สูงมาก จึงมักมีการใช้งานเฉพาะด้านเท่านั้น หน่วยงานที่มีกำลังความสามารถในการนำไปใช้เพื่องานวิจัย ก็คือหน่วยงานขององค์การรัฐบาล ธุรกิจที่มีขนาดใหญ่มากและมหาวิทยาลัย
(วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. 2557: ออนไลน์) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ถือได้ว่าเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีความเร็วมาก และมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น ๆ เครื่องซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีราคาแพงมาก มีขนาดใหญ่ สามารถคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้หลายแสนล้านครั้งต่อวินาที และได้รับการออกแบบ เพื่อให้ใช้แก้ปัญหาขนาดใหญ่มากทางวิทยาศาสตร์และทางวิศวกรรมศาสตร์ได้อย่างรวดเร็ว เช่น การพยากรณ์อากาศล่วงหน้าเป็นเวลาหลายวัน การศึกษาผลกระทบของมลพิษกับสภาวะแวดล้อม เพื่อประโยชน์ทางด้านการออกแบบระดับสูง, จำลองสถานะการณ์แผ่นดินไหว, ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ และการค้นคว้าอื่นๆ ซึ่งหากใช้คอมพิวเตอร์ชนิดอื่นๆ แก้ไขปัญหาประเภทนี้ อาจจะต้องใช้เวลาในการคำนวณหลายปีกว่าจะเสร็จสิ้น ในขณะที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถแก้ไขปัญหาได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น เนื่องจากการแก้ปัญหาใหญ่ ๆ จะต้องใช้หน่วยความจำสูง ดังนั้น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จึงมีหน่วยความจำที่ใหญ่มาก ซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีหลายประเภท ตั้งแต่รุ่นที่มีหน่วยประมวลผล (processing unit) 1 หน่วย จนถึงรุ่นที่มีหน่วยประมวลผลหลายหมื่นหน่วยซึ่งสามารถทำงานหลายอย่างได้พร้อม ๆ กัน
(ASTVผู้จัดการออนไลน์. 2556: ออนไลน์) “เทียนเหอ 2" ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เร็วที่สุดในโลก เอเจนซี--เทียนเหอ2 (Tianhe-2) ขึ้นแท่นอันดับ 1 ในการจัดอันดับระบบคอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลก500 อันดับแรกครั้งที่ 41 ด้วยประสิทธิภาพในการประมวลผล 33.86 petaflop ตามมาตรฐานLinpack โดยมีความเร็วในการคำนวณ เท่ากับ 54,900 ล้านครั้ง/วินาที ทิ้งห่าง Titan แชมป์เก่าจากสหรัฐถึง 2 เท่า
การประชุมซูเปอร์คอมพิวเตอร์นานาชาติ (International Supercomputing Conference)แถลงผลการจัดอันดับฯดังกล่าวในวันจันทร์ (17 มิ.ย.) ระหว่างพิธีเปิดการประชุมประจำปี 2013 จัดขึ้นที่เมือง ไลพ์ซิก ประเทศเยอรมนี ทั้งนี้ การจัดอันดับ TOP500 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์โลก มีขึ้นสองปีครั้ง
เทียนเหอ 2 (天河 2/Tianhe 2 หรือ Milky Way-2) พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเพื่อการปกป้องแห่งชาติจีน (China’s National University of Defense Technology) จะถูกติดตั้งและปฏิบัติการที่ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (National Supercomputer Center) นคร ก่วงโจว มณฑลก่วงตง หรือกวางตุ้ง ภายในปลายปีนี้ นับเป็นความสำเร็จที่น่าประหลาดใจ เนื่องจากเทียนเหอ 2 สามารถเข้าประจำการปฏิบัติการได้เร็วกว่ากำหนดที่คาดหมายไว้ 2 ปี
“เทียนเหอ 2” ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ได้รับการยอมรับว่ามีระบบปฏิบัติการที่เร็วที่สุดในโลก โดยมีอัตราการคำนวณสูงสุดถึง 5.49 เพตาฟล็อป มีจุดเด่นห้าประการ คือ ประสิทธิภาพสูงด้วยอัตรารวดเร็วทำสถิติใหม่ของโลก ประหยัดพลังงานถึงระดับชั้นนำของโลก ระบบไม่ซับซ้อน ครอบคลุมทุกการใช้งาน และต้นทุนการผลิตคุ้มค่า
ปฏิบัติการประมวลผลภายใน 1 ชั่วโมงของเทียนเหอ 2 นี้ เทียบเท่ากับการคำนวณด้วยเครื่องคำนวณในเวลาเดียวกันของคน 1,300 ล้านคน เป็นเวลา 1,000 ปี
ภาพที่ 1 เทียนเหอ 2 ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีความเร็วที่สุดในโลก
ภาพที่ 2 คณะนักวิจัยจีนที่พัฒนา เทียนเหอ 2 ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีความเร็วที่สุดในโลก
สำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์อันดับสองของโลก ได้แก่ Titan ของบริษัท Cray ติดตั้งอยู่ที่ศูนย์ทดลอง Oak Ridge National Laboratory ของสำนักงานพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา โดยตกจากอันดับ1 ในการจัดอันดับครั้งก่อนหน้า
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์อันดับสาม ได้แก่ Sequoia ของ IBM ติดตั้งอยู่ที่ Lawrence Livermore National Laboratory ของสำนักงานพลังงานสหรัฐอเมริกา โดยร่วงลงไปหนึ่งอันดับจากการจัดอับดับครั้งก่อนเช่นกัน
ส่วนซูเปอร์คอมพิวเตอร์อันดับสี่ ได้แก่ “K computer” ของ Fujitsu แห่งแดนปลาดิบ ติดตั้งอยู่ที่ RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS) ในโกเบ ประเทศญี่ปุ่น
ทั้งนี้ การจัดอันดับ TOP500 รวบรวมโดย Hans Meuer แห่ง University of Mannheim ประเทศเยอรมนี Erich Strohmaier และ Horst Simon แห่ง Lawrence Berkeley National Laboratory และ Jack Dongarra แห่ง University of Tennessee ใน นอกซ์วิลล์ รัฐเทนเนสซี สหรัฐอเมริกา
ทั้งนี้ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับเพตาฟล็อปหรือพันล้านล้านคำสั่งต่อวินาทีนั้น มักถูกนำไปใช้ในงานที่ต้องการระบบคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถในการประมวลผลสูงเป็นพิเศษ เช่น ด้านการพยากรณ์อากาศ การวิจัยนิวเคลียร์ การทหาร และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เป็นต้น
(วรวุฒิ แอกทอง , 2557) สร้างขึ้นในปี ค.ศ 1960 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ถือได้ว่าเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีความเร็วมาก และมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับคอมพิวเตอร์ชนิดอื่น ๆ เครื่องซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีราคาแพงมาก มีขนาดใหญ่ สามารถคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้หลายแสนล้านครั้งต่อวินาที และได้รับการออกแบบ เพื่อให้ใช้แก้ปัญหาขนาดใหญ่มากทางวิทยาศาสตร์และทางวิศวกรรมศาสตร์ได้อย่างรวดเร็ว เช่น การพยากรณ์อากาศล่วงหน้าเป็นเวลาหลายวัน การศึกษาผลกระทบของมลพิษกับสภาวะแวดล้อมความเร็วสูง งานวิจัยขีปนาวุธ งานโครงการอวกาศสหรัฐ (NASA) งานสื่อสารดาวเทียม หรืองานพยากรณ์อากาศ การวิจัยเกี่ยวกับ การวิเคราะห์ภาพถ่ายดาวเทียม การวิเคราะห์ด้านโมเลกุลของสารต่าง ๆ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น