ما المقصود بالحوسبة عالية الأداء (HPC)؟

توجد العديد من حالات استخدام الحوسبة عالية الأداء عبر الأوساط الأكاديمية والصناعة والأعمال.

الوسائط الإعلامية والترفيه

توفر المجموعات عالية الأداء قوة الحوسبة اللازمة لعرض مقاطع الفيديو والرسومات ثلاثية الأبعاد وبث الأحداث المباشرة بجودة فيديو عالية ومعالجة CGI. تسمح مجموعات HPC للشركات الإعلامية بتقليل الجداول الزمنية للإنتاج وتسريع ترميز الفيديو وخفض التكاليف في عملية الإنتاج.

الرعاية الصحية وعلم الجينوم

تستخدم صناعة الرعاية الصحية HPC بعدة طرق، من تسلسل الجينوم إلى التنبؤ ببنية البروتين، وحتى في مبادرات اكتشاف الأدوية. تساعد النماذج التي تعمل بالذكاء الاصطناعي والتي تعمل على مجموعات HPC على تحسين أبحاث الأدوية واعتمادها.

في المستشفيات، تعمل الحوسبة عالية الأداء جنبًا إلى جنب مع برامج الذكاء الاصطناعي للمساعدة في تحديد المرض من خلال مسح الصور، وإنشاء خطط علاج طبية مخصصة، وتحسين إدارة السجلات الطبية.

الحكومة والدفاع

الحوسبة عالية الأداء هي تقنية داعمة توفر الموارد للعديد من الحلول الدفاعية، مثل التشفير والمراقبة في الوقت الفعلي وتحليل الذكاء واكتشاف التهديدات. يساعد الوصول إلى نظام موارد قابل للتطوير على ضمان حصول الحكومات على القوة الحاسوبية التي تحتاجها لتنفيذ مبادرات الأمن القومي والمحاكاة العسكرية والمزيد.

نمذجة المناخ

تتطلب محاكاة تدفق أنظمة السوائل عبر الأرض، لتقارير الطقس وتوليد البيانات المناخية، معالجة كميات هائلة من البيانات بشكل متزامن. توفر HPS قوة الحوسبة اللازمة لاستيعاب البيانات ومعالجتها بسرعة، مما يساعد على توفير نظرة ثاقبة للوكالات التي تتنبأ بالكوارث الطبيعية، وتراقب أنظمة الطقس، وتتوقع تغير المناخ على المدى الطويل.

الخدمات المالية

تستخدم الخدمات المالية، مثل صناديق التحوط ووكالات التأمين والبنوك، HPC لمعالجة البيانات التي تحتاجها لتشغيل نماذج التنبؤ والتنبؤ بمخاطر الائتمان وتحسين المحافظ. تعمل قوة الحوسبة التي تقدمها HPC على تحسين تحليلات البيانات من خلال رؤية في الوقت الفعلي.

قطاع السيارات

تعد الحوسبة عالية القدرة تقنية حيوية في ديناميكيات الموائع الحسابية واختبار المواد واختبارات محاكاة التصادم لصناعة السيارات. تقدم HPC نماذج أولية سريعة وتحسينات في الوقت الفعلي للتصاميم، وتساعد على محاكاة سير العمل في المصنع. تعد HPC أيضًا تقنية مركزية في السيارات ذاتية القيادة واتخاذ القرارات القائمة على رؤية الكمبيوتر في الوقت الفعلي.

الأمان عبر الإنترنت

تسمح الحوسبة عالية الأداء لمسؤولي الشبكة بتحليل حركة المرور لاكتشاف الحالات الشاذة وتحديد التهديدات المحتملة قبل حدوثها. يوفر HPC أيضًا موارد الحوسبة للتشفير والتقييمات على مستوى النظام وتحييد التهديدات في الوقت الفعلي.

تقوم أنظمة HPC بتشغيل نوعين مختلفين من العمليات، والمعروفة باسم أعباء العمل المقترنة بشكل فضفاض والمقترنة بإحكام.

أعباء العمل المقترنة بشكل فضفاض

أعباء العمل المقترنة بشكل فضفاض هي المهام التي يكملها نظام HPC بشكل مستقل عن الوظائف الأخرى التي قد تحدث بالتوازي داخل النظام. تحدث العديد من المهام المستقلة بشكل متزامن، لذلك يُطلق على هذا الشكل من معالجة HPC أحيانًا اسم مهام عبء العمل المتوازي.

على سبيل المثال، عند عرض مقطع فيديو، يعمل كل إطار كمهمة مختلفة. في حين أن كل عقدة تعرض إطارًا قد تسحب من نفس وحدة التخزين، فإن قدرتها على إنهاء المهمة لا تعتمد على أي عقدة أخرى تكمل مهمتها.

أعباء عمل مُحكمة الاقتران

أعباء العمل المقترنة بإحكام هي مهام معالجة HPC التي تعتمد على بعضها البعض لإكمال المهمة الإجمالية. تستخدم أحمال العمل هذه الذاكرة المشتركة للمجموعة والتخزين لمشاركة المعلومات بين جميع العقد في الكتلة، مما يساعد كل منها على إكمال مهمتها بشكل متزامن. غالبًا ما تتطلب أعباء العمل المقترنة بإحكام التنسيق في الوقت الفعلي، حيث تعمل العديد من العقد على توفير أجزاء صغيرة من المعلومات لإكمال مهمة أكبر. على سبيل المثال، قد تكون كل عقدة مسؤولة عن محاكاة مكون فيزيائي مميز في توقعات الطقس، والجمع بين المعلومات من جميع العقد ضروري لتقديم توقعات الطقس النهائية.

هناك العديد من الفوائد لتشغيل HPC في السحابة.

الإدارة الموحدة والبعيدة

كل مشروع HPC له متطلبات بنية تحتية فريدة. الشراء الذاتي يقيد المؤسسة ببعض التكوينات المختارة التي يمكنها الاستثمار فيها. ومع ذلك، تسمح سحابة HPC للمؤسسات باختيار ودمج التكوينات المتنوعة للتخزين والحوسبة والشبكات وعقد تسجيل الدخول ووحدات معالجة الرسومات ومحطات العمل على النحو المطلوب لمشروعها. ويمكنهم استخدام وحدة تحكم إدارية للتفاعل مع جميع هذه الأنظمة من موقع مركزي. يعمل هذا على تبسيط سير العمل وأتمتة وظائف المجموعة لمزيد من الراحة.

توفير الموارد الديناميكية وتوسيع نطاقها

تسمح أنظمة الحوسبة السحابية عالية الأداء للشركات بتوسيع نطاق استخدام موارد الحوسبة بشكل ديناميكي، مع التوسع أو التخفيض دون عناء لتلبية الطلب. تعمل هذه المرونة على تحسين الكفاءة وتحسين استخدام الموارد.

التحديثات المُدارة

تقوم أحمال عمل HPC التي تتم إدارتها من خلال موفري الحوسبة السحابية تلقائيًا بإصدار تحديثات للحفاظ على تحديث أنظمتك. يضمن هذا النهج أن حلول HPC الخاصة بك محدثة دائمًا وتقدم الخدمة الأكثر فعالية الممكنة.

المرونة في استخدام التطبيقات المخصصة

يمكن للشركات جلب تطبيقاتها إلى مزود السحابة الخاص بها. يمكنهم تخصيص نظام التشغيل والبرامج المثبتة مسبقًا لتلبية متطلبات عبء العمل المحددة.