تحتاج العديد من المنظمات والشركات العالمية إلى أنظمةٍ حاسوبيةٍ فائقة لتتمكن من القيام بالعمليات المطلوبة بالسرعات المناسبة، الأمر الذي قاد إلى تركيب مجموعاتٍ من الحواسيب ضمن شبكةٍ وجعلها تعمل معًا لتنفيذ المهمة، وهنا كانت بداية مفهومٍ جديدٍ أسس لحواسيب واحدة متطورة يمكنها القيام بالعمليات بمفردها وتدعى الحواسيب الفائقة.

الحواسيب الفائقة هي عبارةٌ عن حواسيبٍ سريعةٍ جدًا يمكنها القيام بالعمليات المختلفة بشكلٍ أسرع من أي حاسبٍ في العالم، كما يمكنها معالجة كمياتٍ كبيرةٍ من البيانات بسرعةٍ فائقةٍ، وبشكلٍ عام تعتبر هذه الحواسيب فائقةً عند مقارنتها بالحواسيب العادية حيث تعمل بنظامٍ مختلفٍ عنها ويتم قياس أدائها بالعمليات من رتبة الفاصلة العائمة في الثانية بينما يقاس أداء حواسيب الأغراض العامة بواحدة مليون تعليمة في الثانية.

 

يتكون الحاسب الفائق من عشرات الآلاف من المعالجات والتي يمكنها إجراء المليارات والتريليونات من العمليات الحسابية في الثانية، وهي نتيجة تطور أنظمة الحوسبة الموزعة التي تعتمد على عدة حواسيبٍ منفصلةٍ لأداء المهمات، وهي حواسيبٌ كبيرةٌ ومرتفعة الثمن يمكن أن يتراوح ثمنها بين 2 إلى 100 مليار دولار.

 

 

يوجد الكثير من المجالات والعمليات التي تتطلب استخدام حواسيب فائقة ونذكر منها:

 

استخدام الحواسيب الفائقة في توقعات الطقس

إحدى أشهر المنظمات التي تعمل في مجال تنبؤات الأرصاد الجوية هي الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي NOAA، حيث تدير هذه المنظمة الكثير من الحواسيب الفائقة التي تقوم بعملياتٍ رياضيةٍ وتنبؤاتٍ مختلفةٍ تنتج عن معالجة كمياتٍ ضخمةٍ من البيانات والإحصاءات في مختلف أنحاء العالم، والموجودة ضمن قاعدة بياناتٍ عملاقةٍ وتحوي كل ما يتعلق بالطقس في مراكزٍ منتشرةٍ حول العالم، وهنا يكون دور الحواسيب الفائقة غايةً في الأهمية لمساعدة العلماء في التنبؤ بالأحوال الجوية من الأمطار والحرارة إلى الأعاصير والعواصف وقوتها.

 

استخدام الحواسيب الفائقة في الأبحاث العلمية

تعتمد أغلب الأبحاث العلمية بمختلف أنواعها على المعلومات والبيانات السابقة والمرصودة حاليًا، وكل تلك المعلومات تحتاج إلى حاسبٍ فائقٍ لمعالجتها بالسرعة المطلوبة، فعلى سبيل المثال يقوم علماء الفلك في ناسا بتحليل الإشارات والبيانات القادمة من عمليات رصد مختلف الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض والتلسكوبات المختلفة للحصول على معلوماتٍ جديدةٍ عن النظام الشمسي والكون والنجوم والمجرات المختلفة، وقد حصلوا بالفعل على معلوماتٍ كثيرةٍ في الوقت المناسب بسبب قوة معالجة الحواسيب الفائقة.

 

التنقيب عن البيانات

تحتاج معالجة البيانات الخام واستخراج المعلومات المفيدة منها إلى الكثير من عمليات المعالجة والوقت، لذا يتم استخدام الحواسيب الفائقة للقيام بعمليات استخراج المعلومات بسرعةٍ وسهولةٍ أكبر، فمثلًا يمكن للشركات المختلفة استخدام هذه التقنية لدراسة السوق وسلوك المستخدمين على شكل إحصائياتٍ وبيانات تفاعل مختلفة واتخاذ قرارات أفضل فيما يتعلق بالخطة السوقية.

 

رسم خرائط الأرض

يحاول العلماء رسم خرائط أكثر دقةً للكرة الأرضية تشمل كل التفاصيل الممكنة بدءًا من سطح الأرض ووصولًا إلى أعمق نقطة في الأرض بناءً على البيانات التي حصلوا عليها من أكثر من 4000 زلزال والمعلومات التي قدمتها لنا، وكانوا قد استخدموا سابقًا حاسوبًا فائقًا لتحليل بيانات أكثر من 1500 زلزال.

 

استخدام الحواسيب الفائقة في الفهم الأعمق للنجوم

عرف العلماء الكثير حول المواد التي تشكلت في الطبيعة نتيجة انفجارات النجوم، ولم تكن طبيعة تلك الانفجارات معروفةً لدرجةٍ كبيرةٍ، أما اليوم فقد استخدموا الحواسيب الفائقة للقيام بعمليات محاكاةٍ للحصول على المزيد من المعلومات. وبالرغم من أن ذلك لم يكن سوى على عددٍ قليلٍ من المواد والذرات إلا أنه تطلب استخدام حاسوب فائق، كما يستخدم العلماء الحواسيب الفائقة في تحليل الضوء المنبعث من النجوم والمجرات لقياس مدى توسع الكون وسرعته، وكلما كان الحاسوب أفضل كانت عمليات القياس وعمليات التحليل أكثر دقةً.

 

إدارة النقل

تقوم الشركات الكبرى في دولٍ مثل اليابان بجمع معلوماتٍ ضمن منصاتٍ سحابيةٍ تتعلق بحركة المرور والوقت التي تحتاجه المركبات في التنقلات حيث تستخدم مستشعراتٍ موجودة ضمن المركبات لزيادة دقة المعلومات، ثم تقوم بتحليلها عن طريق حاسب فائق لاتخاذ قرارات صحيحة وتصب في مصلحة عمليات النقل وبالتالي تحسينها.

 

تطوير الصواريخ في ناسا

تستخدم ناسا الحواسيب الفائقة في الكثير من المجالات، وأحد أهمها هو مجال تطوير الصواريخ حيث تبني عمليات محاكاةٍ للصاروخ قبل إطلاقه في الفضاء لمعرفة الاحتمالات الوارد حدوثها عند بدء العملية الفيزيائية، حيث تتطلب الصواريخ تحقيق حدود دنيا من المتطلبات لتتمكن من العمل بشكلٍ سليمٍ وهذا يمكن دراسته دون تكلفة بناء وخسارة الصاروخ في التجريب.