Komputasi skala eksa

Komputasi skala eksa adalah sistem komputasi yang mempu menghitung setidaknya 10¹⁸ operasi presisi ganda IEEE 754 (64-bit) (perkalian dan/atau penjumlahan) per detik (exaFLOPS); ini merupakan ukuran kinerja superkomputer.

Pencapaian komputasi exascale menandai kemajuan besar dalam bidang teknik komputer karena memungkinkan peningkatan kualitas aplikasi ilmiah serta ketepatan prediksi pada berbagai bidang, termasuk prakiraan cuaca, simulasi iklim, dan pengobatan berbasis individual. Kapasitas komputasi pada tingkat ini juga diperkirakan mendekati kemampuan pemrosesan otak manusia pada skala jaringan saraf, yang sebelumnya menjadi sasaran penelitian Human Brain Project. Sejumlah negara berlomba mengembangkan sistem eksaskala pertama, yang umumnya dicatat dalam peringkat superkomputer dunia TOP500.

Pada tahun 2022 diperkenalkan superkomputer exascale publik pertama di dunia, yaitu Frontier. Hingga November 2024, superkomputer El Capitan yang dioperasikan oleh Lawrence Livermore National Laboratory tercatat sebagai sistem exascale dengan kinerja tercepat secara global.

Selanjutnya, superkomputer exascale terbaru bernama JUPITER mulai beroperasi di Germany pada tahun 2025. Walaupun menempati posisi keempat dalam peringkat dunia, sistem ini menduduki peringkat pertama dalam daftar Green500 karena sepenuhnya menggunakan sumber energi terbarukan serta menerapkan teknologi pendinginan dan pemanfaatan ulang energi yang sangat efisien, sehingga dikenal sebagai superkomputer paling hemat energi saat ini.

 Definisi 
FLOPS (floating point operations per second) adalah indikator yang lazim digunakan untuk menilai performa sistem komputasi. Nilai ini dapat dihitung dengan berbagai tingkat ketelitian numerik, tetapi standar yang dipakai dalam pemeringkatan TOP500 mengacu pada operasi floating-point presisi ganda 64-bit per detik yang diukur melalui uji kinerja High Performance LINPACK (HPLinpack).

Walaupun pendekatan komputasi terdistribusi pernah melampaui ambang 1 exaFLOPS sebelum kemunculan Frontier, istilah tersebut pada umumnya digunakan untuk menggambarkan kemampuan satu sistem komputasi terpadu. Beberapa superkomputer juga sempat mencapai tingkat exaFLOPS dengan metode presisi berbeda, tetapi hasil tersebut tidak termasuk dalam kategori komputasi exascale menurut standar pengukuran resmi. Sejumlah kajian menunjukkan bahwa HPLinpack tidak selalu merepresentasikan kinerja praktis superkomputer dalam penggunaan nyata, meskipun hingga kini tetap menjadi tolok ukur performa yang paling luas digunakan.

 Tantangan 
Para peneliti menyatakan bahwa pemanfaatan penuh potensi sistem komputasi exascale oleh aplikasi komputasi merupakan tantangan yang kompleks. Pembuatan aplikasi intensif data pada lingkungan exascale menuntut hadirnya pendekatan pemrograman yang lebih mutakhir serta dukungan sistem runtime yang efisien. Inisiatif Folding@home, yang menjadi pelopor dalam melampaui ambang tersebut, menggunakan infrastruktur jaringan berbasis model klien–server, di mana server mendistribusikan unit pekerjaan ke ratusan ribu komputer klien yang terhubung.

 Sejarah 
Sistem komputasi petaskala dengan kemampuan 10¹⁵ FLOPS pertama kali dioperasikan pada tahun 2008. Dalam sebuah forum superkomputasi tahun 2009, Computerworld memperkirakan teknologi exascale akan terwujud sekitar 2018. Namun, perlambatan perkembangan dalam pemeringkatan TOP500 pada pertengahan 2014 memunculkan keraguan mengenai kemungkinan hadirnya sistem exascale sebelum 2020.

Walaupun target exascale belum tercapai pada 2018, superkomputer Summit OLCF-4 pada tahun tersebut berhasil menembus 1,8×10¹⁸ operasi per detik melalui metode pengukuran alternatif ketika memproses analisis genom. Prestasi tersebut mengantarkan tim penelitinya meraih Gordon Bell Prize dalam Konferensi Superkomputasi ACM/IEEE 2018.

Ambang kinerja exaFLOPS untuk pertama kalinya dilampaui pada Maret 2020 oleh jaringan komputasi terdistribusi milik proyek riset coronavirus Folding@home, yang memanfaatkan kontribusi komputasi dari banyak perangkat terhubung.

Pada Juni 2020, superkomputer Jepang Fugaku mencatatkan performa 1,42 exaFLOPS dengan menggunakan benchmark HPL-AI. Dua tahun kemudian, sistemexascale publik pertama, Frontier, diperkenalkan dengan capaian Rmax 1,102 exaFLOPS. Hingga November 2024, posisi superkomputer dengan kinerja tertinggi di dunia ditempati oleh El Capitan yang mencapai 1,742 exaFLOPS.

 Referensi 

Kategori:Komputasi super