محاكي الأرض (Earth Simulator)

يُعد محاكي الأرض (Earth Simulator) سلسلة من الحواسيب الفائقة المتطورة التي تم نشرها في معهد يوكوهاما لعلوم الأرض التابع للوكالة اليابانية لعلوم البحار والأرض (JAMSTEC). صُممت هذه الأنظمة لتقديم قدرات حوسبة هائلة تهدف إلى فهم العمليات المعقدة لكوكبنا.

الجيل الأول من محاكي الأرض

تم تطوير الجيل الأول من محاكي الأرض بمبادرة من الحكومة اليابانية ضمن "مشروع محاكي الأرض". كان عبارة عن نظام حاسوب فائق متجهي (Vector Supercomputer) عالي التوازي، مخصص لتشغيل نماذج المناخ العالمي لتقييم آثار الاحتباس الحراري ومشاكل الجيوفيزياء الأرضية الصلبة.

تم تطوير النظام لصالح وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA)، ومعهد أبحاث الطاقة الذرية الياباني، ومركز علوم البحار والتكنولوجيا الياباني (JAMSTEC) في عام 1997. بدأ البناء في أكتوبر 1999 وافتتح الموقع رسمياً في 11 مارس 2002.

المواصفات التقنية للجيل الأول

بني النظام بواسطة شركة NEC بناءً على بنية SX-6، وتكون من 640 عقدة، تحتوي كل منها على ثمانية معالجات متجهية و16 جيجابايت من الذاكرة، بإجمالي 5120 معالجاً و10 تيرابايت من الذاكرة.

• التخزين: امتلك النظام 700 تيرابايت من تخزين الأقراص و1.6 بيتابايت من التخزين الكتلي في محركات الأشرطة.
• الأداء: حقق أداءً قدره 35.86 تيرافلوبس (TFLOPS) في اختبار LINPACK، وهو ما كان أسرع بخمس مرات تقريباً من أسرع حاسوب فائق في ذلك الوقت (ASCI White).
• الدقة: كان قادراً على تشغيل محاكاة شاملة للمناخ العالمي في الغلاف الجوي والمحيطات بدقة تصل إلى 10 كم.

ظل محاكي الأرض أسرع حاسوب فائق في العالم من عام 2002 إلى 2004، حتى تم تجاوزه بواسطة النموذج الأولي لـ Blue Gene/L من شركة IBM في سبتمبر 2004.

الجيل الثاني من محاكي الأرض (ES2)

في مارس 2009، تم استبدال الجيل الأول بنظام محاكي الأرض 2 (ES2). يعتمد هذا النظام على بنية NEC SX-9/E، ويتميز بوجود عدد أقل من العقد (الربع)، ولكن كل عقدة تقدم أداءً أعلى بـ 12.8 مرة من سابقتها.

وصل الأداء الذروي لـ ES2 إلى 131 تيرافلوبس، ومع أداء LINPACK الفعلي البالغ 122.4 تيرافلوبس، اعتُبر في ذلك الوقت أكثر الحواسيب الفائقة كفاءة في العالم. وفي نوفمبر 2010، تصدر النظام اختبار Global FFT ضمن جوائز تحدي الحوسبة عالية الأداء (HPC Challenge Awards) بأداء بلغ 11.876 تيرافلوبس.

الجيل الثالث من محاكي الأرض (ES3)

في مارس 2015، حل محاكي الأرض 3 (ES3) محل ES2. يعتمد هذا النظام على بنية NEC SX-ACE، ويتكون من 5120 عقدة، ويصل أداؤه إلى 1.3 بيتافلوبس (PFLOPS).

بين عامي 2017 و2018، عمل ES3 جنباً إلى جنب مع نظام "Gyoukou"، وهو حاسوب فائق يستخدم تبريد الغمر (Immersion Cooling) ويمكنه تحقيق أداء يصل إلى 19 بيتافلوبس.

الجيل الرابع من محاكي الأرض (ES4)

يستخدم محاكي الأرض 4 (ES4) أحدث التقنيات لتعزيز القدرات الحسابية، حيث يعتمد على معالجات AMD EPYC، مع تسريع إضافي بواسطة محرك المتجهات NEC SX-Aurora TSUBASA ومسرعات NVIDIA Ampere A100 GPUs، مما يجعله أداة قوية جداً في مواجهة التحديات البيئية والمناخية المعاصرة.