حواسيب عملاقة تغير مجرى العالم.. من المناخ إلى أدق تفاصيل أمن الدول

لا توجد إجابة واحدة حاسمة عن عدد أنواع الحواسيب العملاقة في العالم، إذ يمكن تصنيفها بطرق متعددة وفقاً للبنية المعمارية، ونوع المعالجات، ومستوى الأداء، أو مجالات الاستخدام، أو مزيج من كل ذلك، ما يؤدي إلى عدد كبير من التصنيفات.

بل إن مفهوم الحاسوب العملاق نفسه لا يحظى بتعريف رسمي ثابت، إذ يستخدم المصطلح عادة لوصف الأنظمة التي تمثل قمة ما وصل إليه العالم من قوة حوسبة في وقت معين، وهي قمة تتغير باستمرار مع التقدم التكنولوجي.

عملياً، يعد مشروع TOP500 المعيار الأكثر قبولاً عالمياً لتحديد الحواسيب العملاقة، حيث يقوم بقياس أداء أسرع أجهزة الكمبيوتر في العالم من خلال اختبار قدرتها على حل مسألة رياضية ضخمة.

ويقاس الأداء بوحدة" فلوب"، أي عدد العمليات الحسابية ذات الفاصلة العائمة في الثانية، وغالباً ما يستخدم مقياس البيتا فلوب، أي ما يعادل كوادريليون عملية في الثانية.

وحتى نوفمبر 2025، تصدر حاسوب El Capitan في مختبر لورانس ليفرمور الوطني بالولايات المتحدة القائمة، بقدرة تجاوزت 1,800 بيتافلوب، بينما بلغ أداء الحاسوب صاحب المركز ال500 نحو 2.

57 بيتافلوب.

ومع مرور الوقت، يتوقع أن ترتفع هذه الأرقام عند طرفي القائمة مع تطور قدرات الحوسبة.

البنية المعمارية.

المدخل الأوضح لتصنيف الحواسيب العملاقةيعد تصنيف الحواسيب العملاقة وفق بنيتها المعمارية من أكثر الطرق وضوحاً.

فقد اعتمدت الحواسيب العملاقة الأولى في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي على المعالجة المتجهة، وهي أنظمة صممت لتنفيذ تعليمة واحدة على مصفوفات كاملة من البيانات في وقت واحد، ما جعلها فائقة السرعة في تطبيقات مثل محاكاة الفيزياء والحسابات الهندسية.

إلا أن هذه الأنظمة كانت شديدة التخصص، مرتفعة التكلفة، وصعبة التكيف مع الاستخدامات المتنوعة.

اليوم، تعتمد الغالبية العظمى من الحواسيب العملاقة على المعالجة المتوازية، حيث يعمل عدد هائل من المعالجات الصغيرة في الوقت نفسه على أجزاء مختلفة من المهمة الواحدة.

ويندرج تحت هذا النوع فئتان رئيسيتان:أنظمة المعالجة المتوازية الضخمة (MPP)، وهي أنظمة متكاملة بإحكام، يمتلك كل معالج فيها ذاكرته الخاصة ويتواصل مع المعالجات الأخرى عبر شبكات اتصال فائقة السرعة، وتستخدم عادة في عمليات المحاكاة المعقدة واسعة النطاق مثل نمذجة المناخ أو المحاكاة النووية.

أما الفئة الثانية فهي الحواسيب العنقودية (Clusters)، التي تعتمد على ربط عدد كبير من أجهزة الكمبيوتر الفردية أو العقد، غالباً باستخدام مكونات قياسية، وتنسيق عملها عبر البرمجيات، ما يجعلها أكثر مرونة وأقل تكلفة وأسهل في التوسع مقارنة بأنظمة MPP.

وهناك أيضاً ما يعرف بالحوسبة الموزعة، حيث تعمل أجهزة كمبيوتر منفصلة معاً عبر الإنترنت، وهي مناسبة للمهام التي يمكن تقسيمها بسهولة إلى أجزاء صغيرة مستقلة، مثل مشروع Folding@Home الذي يتيح لأجهزة المستخدمين المنزلية المشاركة في محاكاة البروتينات.

ورغم أن هذه الأنظمة قد تحقق أداءً يقارب الحواسيب العملاقة التقليدية، فإن تصنيفها ك" حواسيب عملاقة" لا يزال محل جدل، لغياب جهاز مركزي واحد فائق القوة.

من المعالجات التقليدية إلى عصر الإكسافلوبإلى جانب البنية المعمارية، يمكن تصنيف الحواسيب العملاقة وفق نوع المعالجة.

فبعضها يعتمد على وحدات المعالجة المركزية (CPU) التقليدية ولكن بأعداد هائلة، في حين تعتمد أنظمة أخرى على وحدات معالجة الرسومات (GPU) أو مزيج من الاثنين، وهو ما يمنحها قدرة أكبر على التعامل مع مهام معينة، خصوصاً تلك المرتبطة بالذكاء الاصطناعي.

كما يمكن التمييز بينها وفق مستوى الأداء.

فمعظم أنظمة TOP500 تعمل في نطاق البيتافلوب، بينما دخلت بعض الحواسيب، مثل El Capitan، عصر الإكسافلوب، أي كوينتيليون عملية حسابية في الثانية، ما يعادل ألف بيتافلوب.

وفي الأفق، قد تعيد الحوسبة الكمية تعريف مفهوم الحواسيب العملاقة بالكامل، مع الحاجة إلى مقاييس أداء جديدة تتجاوز FLOPS التقليدية.

استخدامات تتجاوز قدرات الحواسيب التقليديةورغم هذا التنوع في الأنواع، فإن ربط كل نوع من الحواسيب العملاقة باستخدام محدد ليس بالأمر السهل، إذ تعد هذه الأنظمة في جوهرها أدوات عامة الأغراض، وإن كانت بنيتها تمنحها نقاط قوة وضعف مختلفة.

وغالباً ما تجمع النماذج الحديثة بين أكثر من بنية لتحقيق أفضل أداء ممكن.

في النهاية، تعرف الحواسيب العملاقة بما تستطيع إنجازه: حل مشكلات ضخمة أو معقدة أو حساسة للوقت، تتجاوز قدرات الحواسيب العادية.

ويأتي التنبؤ بالطقس ونمذجة المناخ في صدارة استخداماتها، حيث تعالج كميات هائلة من البيانات الجوية للتنبؤ بالأنماط المناخية ومحاكاة التغير المناخي على المدى الطويل.

كما تلعب دوراً محورياً في البحث العلمي، من محاكاة التفاعلات الجزيئية والظواهر الكونية في الفيزياء، إلى دراسة البنى الجزيئية والتفاعلات الكيميائية في علم الأحياء والكيمياء، ما يساهم في فهم الأمراض وتطوير أدوية جديدة، ويوفر الوقت والتكلفة مقارنة بالتجارب الواقعية.

وخلال السنوات الأخيرة، ازدادت أهمية الحواسيب العملاقة في الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، إذ يتطلب تدريب النماذج الضخمة قدرات حوسبة هائلة، وتعد الأنظمة المعززة بوحدات GPU الأنسب لهذه المهام.

كما تستخدم هذه الحواسيب في هندسة الطيران، حيث كشف حاسوب Frontier، الذي حل في المركز الثاني بقائمة TOP500 بعد El Capitan، عن خلل غير مرئي في جميع محركات الطائرات النفاثة.

وإلى جانب ذلك، تعتمد الحكومات على الحواسيب العملاقة في أبحاث الدفاع والأمن السيبراني.