Apa itu superkomputasi?
Superkomputasi adalah proses penggunaan sumber daya CPU yang sangat besar dan jaringan berkecepatan tinggi untuk pemrosesan data kompleks dalam skala besar. Beberapa kasus penggunaan tertentu, seperti simulasi geosains atau analisis DNA, memerlukan pemrosesan miliaran atau bahkan triliunan titik data secara bersamaan dalam jangka waktu singkat. Teknologi superkomputasi adalah bentuk komputasi berperforma tinggi yang memanfaatkan ratusan atau bahkan ribuan simpul yang bekerja secara paralel untuk memecahkan masalah kompleks bersama-sama. Simpul superkomputasi sangat dioptimalkan dengan akselerator berbasis perangkat keras yang melakukan perhitungan, pertukaran, dan mengintegrasikan data pada kecepatan yang tidak dapat dijangkau oleh mesin biasa.
Apa saja kasus penggunaan superkomputasi?
Superkomputasi memiliki berbagai macam aplikasi. Meskipun bukan daftar lengkap, berikut ini adalah beberapa contoh yang menunjukkan cara bisnis menggunakan superkomputasi.
Dinamika fluida komputasi
Dinamika fluida komputasi (CFD) adalah proses menggunakan pemodelan matematika kompleks untuk melacak perpindahan panas, gerakan fluida, momentum, dan proses terkait lainnya. CFD mengandalkan pembuatan simulasi komprehensif yang cepat dan unggul dalam pembuatan superkomputasi. Misalnya, Formula 1 menggunakan teknologi dinamika fluida komputasi untuk menguji sifat aerodinamis mobil. Menggunakan superkomputasi, mereka dapat menyimulasikan detail yang berbeda saat merancang kendaraan mereka sehingga mengurangi waktu ke pasar dan meningkatkan efisiensi.
Penelitian genom
Kekuatan pemrosesan canggih superkomputer berguna ketika mempelajari struktur, fungsi, dan peta genom yang sangat kompleks. Operasi floating point kuadriliun per detik yang ditawarkan superkomputer memungkinkan para peneliti untuk melakukan penelitian genom dalam skala besar. Sebagai contoh dunia nyata, Perpustakaan Kedokteran Nasional menggunakan superkomputer yang kuat untuk menghasilkan Sequence Read Archive (SRA). SRA memiliki hasil pengurutan lebih dari sembilan juta eksperimen dan memungkinkan para ahli bioinformatika untuk menganalisis isinya secara komprehensif.
Gaming
Para insinyur game harus memastikan bahwa para gamer dapat mengakses game mereka tanpa paket yang terputus, kemacetan, atau penurunan frame. Dengan superkomputasi, developer meningkatkan grafis, menyimulasikan fisika, dan membuat pengaturan realistis. Beberapa prosesor komputasi cloud membantu memproses data dan memberikan performa tinggi kepada gamer dan developer. Misalnya, NICE DCV menghadirkan desktop jarak jauh dan streaming aplikasi ke perangkat apa pun melalui cloud. Dukungan ini meniadakan kebutuhan akan workstation khusus yang mahal. Dengan menggunakan superkomputer ini, developer dapat mencapai performa tinggi sekaligus mengoptimalkan biaya.
Penelitian medis
Penelitian medis adalah penelitian, pengembangan, dan produksi obat-obatan dan bahan kimia baru. Sumber daya superkomputasi memberi peneliti kekuatan pemrosesan yang dibutuhkan untuk menyelidiki triliunan titik data sekaligus. Superkomputer modern membantu di segala bidang, mulai dari pemodelan molekuler hingga produksi material baru untuk kesehatan manusia.
Good Chemistry adalah contoh superkomputasi yang digunakan. Perusahaan inovatif ini bertujuan untuk menciptakan dunia yang lebih berkelanjutan dengan memecahkan masalah kompleks yang berkaitan dengan ilmu material. Good Chemistry menggunakan superkomputasi untuk menyimulasikan pengembangan cara-cara baru untuk memutuskan ikatan kimia zat pra dan poli-fluoroalkil, yang merusak kesehatan manusia.
Apa saja manfaat superkomputasi?
Superkomputer dapat mengumpulkan sumber daya untuk menyediakan kuadriliun operasi floating point per detik. Organisasi menggunakan teknologi superkomputasi beperforma tinggi ini untuk mengakses manfaat berikut.
Akselerasi time-to-market
Superkomputasi mendukung pembuatan prototipe digital produk baru yang kompleks, yang meningkatkan efisiensi dan mempercepat waktu ke pasar di industri, seperti farmasi, penelitian panas bumi, dan domain matematika lainnya. Superkomputasi menggunakan pemrosesan paralel untuk secara signifikan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan perhitungan kompleks dan simulasi fisik. Perhitungan yang biasanya memakan waktu berminggu-minggu dapat diselesaikan dalam waktu sepersekian detik. Anda dapat meningkatkan kecepatan tahap penelitian dan pengembangan dengan mempercepat simulasi.
Mengadopsi AI/ML
Teknologi kecerdasan buatan (AI) dan machine learning (ML) membutuhkan daya komputasi yang masif untuk memproses kuantitas data yang besar. Anda dapat menggunakan superkomputasi untuk menangani pemrosesan data volume tinggi, seperti triliunan titik data per detik, untuk memberikan wawasan tingkat tinggi ke dalam set data yang luas. Superkomputasi mendukung AI dan ML, yang memungkinkan teknologi tersebut bekerja dalam skala besar.
Analisis big data
Superkomputasi dapat menganalisis triliunan titik data dalam sepersekian waktu yang biasanya dibutuhkan. Anda dapat menganalisis set data besar, serta melakukan pengenalan pola, ekstraksi data, analisis, dan operasi analitik data lainnya. Superkomputasi membantu menyederhanakan analisis big data di industri di mana pemrosesan paralel jutaan data sekaligus sangat penting, seperti keuangan, penelitian ilmiah, dan kedokteran.
Performa yang lebih cepat
Superkomputer pada umumnya jauh lebih cepat daripada komputer konvensional karena sumber daya alat IT berasal dari ribuan prosesor paralel. Superkomputer adalah alat yang sangat diperlukan karena performanya yang lebih tinggi cocok untuk meningkatkan kecepatan proses apa pun yang berhubungan dengan komputer.
Bagaimana cara kerja superkomputasi?
Superkomputasi menggunakan klaster simpul komputasi yang tersebar di jaringan yang terhubung. Setiap simpul melakukan sebagian dari tugas yang sama sehingga bersama-sama menghitung hasil akhir yang kompleks. Klaster komputasi beperforma tinggi terdiri dari ratusan atau bahkan ribuan simpul komputasi, di mana setiap simpul berisi sekitar delapan hingga 128 CPU. Perangkat lunak perantara (middleware) grid kemudian menghubungkan sumber daya komputasi ini dengan aplikasi tingkat tinggi yang meminta daya pemrosesan sesuai kebutuhan.
Simpul
Tiga tipe simpul memudahkan sebagian besar fungsi superkomputer:
Simpul pengguna
Simpul pengguna meminta sumber daya dari grid komputasi. Setelah dibuat oleh pengguna akhir, permintaan ini akan melewati perangkat lunak perantara (middleware) dan memberi tahu semua simpul pada sistem komputasi grid.
Simpul penyedia
Simpul penyedia memberikan sumber daya ke grid komputasi. Ketika menerima permintaan baru, mereka mulai melakukan tugas. Banyak simpul penyedia memungkinkan multipemrosesan simetris dengan kemampuan operasi titik tinggi per detik. Perangkat lunak perantara (middleware) mengumpulkan dan mengembalikan hasil.
Simpul kontrol
Simpul kontrol bertindak sebagai administrator yang mengelola alokasi semua sumber daya simpul penyedia. Komunikator perangkat lunak perantara (middleware) berjalan pada simpul kontrol, yang mendistribusikan tugas ke penyedia tertentu.
Apa saja komponen dari sistem superkomputasi?
Sistem superkomputasi terdiri dari beberapa komponen inti yang bekerja sama untuk memberikan performa tinggi. Di bawah ini adalah penjelasan tentang komponen utama.
Antarmuka jaringan
Superkomputasi menggunakan antarmuka jaringan yang dibuat khusus yang memungkinkan Anda menjalankan aplikasi dengan komunikasi antarsimpul. Antarmuka ini meningkatkan performa komunikasi antara instans dan membantu menskalakan beban kerja. Teknologi ini menggunakan perpaduan antara Antarmuka Penerusan Pesan (MPI) dan aplikasi ML untuk memberikan elastisitas sesuai permintaan.
Protokol tampilan jarak jauh
Superkomputer menggunakan protokol tampilan jarak jauh sehingga pelanggan dapat mengakses aplikasi dari pusat data atau cloud di perangkat mereka. Dengan protokol ini, Anda dapat menjalankan aplikasi intensif dari jarak jauh, melakukan streaming antarmuka pengguna ke perangkat yang lebih sederhana. Komponen ini meniadakan kebutuhan akan workstation khusus yang mahal dan menawarkan deployment yang fleksibel.
Alat manajemen klaster
Alat manajemen klaster dapat membantu Anda mengelola dan melakukan deployment klaster komputasi beperforma tinggi. Alat ini melibatkan GUI sederhana untuk memberi Anda akses ke sumber daya yang menenagai jaringan grid. Anda dapat menggunakan alat manajemen klaster untuk mengirimkan kueri, melakukan pemrosesan paralel, dan mengelola klaster sumber daya secara efektif.
Antarmuka terpadu
Dengan antarmuka terpadu, Anda dapat menggunakan layanan cloud-native yang dikombinasikan dengan klaster paralel. Anda dapat menggunakan satu antarmuka tunggal untuk mengirimkan tugas ke jaringan superkomputer atau infrastruktur on-premise Anda. Dengan antarmuka terpadu, Anda dapat melacak semua sumber daya komputasi Anda dan memaksimalkan performa aplikasi.
Manajemen pendinginan dan daya
Sistem superkomputasi menggunakan sistem pendingin yang kuat untuk meningkatkan efisiensi energi. Karena sistem ini menggunakan banyak daya komputasi, mereka membutuhkan bantuan pendinginan agar tidak terlalu panas. Sistem hemat energi dapat menghasilkan performa tinggi sekaligus mengonsumsi sumber daya yang lebih sedikit.
Bagaimana AWS dapat membantu mendukung kebutuhan superkomputasi Anda?
AWS High-Performance Computing menawarkan jaringan cepat dan infrastruktur yang hampir tidak terbatas sehingga memungkinkan Anda menjalankan simulasi kompleks dan beban kerja deep learning di cloud. AWS menawarkan seluruh rangkaian produk dan layanan HPC untuk memberi Anda wawasan yang lebih cepat, kekuatan komputasi yang lebih besar, dan skalabilitas tak terbatas. Misalnya:
- Amazon EC2 UltraClusters membantu Anda menskalakan hingga ribuan GPU atau akselerator ML, yang menghasilkan penggunaan superkomputer sesuai permintaan.
- NICE DCV menawarkan protokol tampilan jarak jauh beperforma tinggi dengan keamanan komprehensif, biaya yang dioptimalkan, dan deployment fleksibel ke desktop jarak jauh.
- AWS ParallelCluster bertindak sebagai alat manajemen klaster sumber terbuka, yang memberdayakan Anda dengan penskalaan sumber daya otomatis, migrasi ke cloud tanpa hambatan, dan manajemen infrastruktur klaster yang mudah.
Mulai superkomputasi di AWS dengan membuat akun gratis sekarang juga.
