Frontier был открыт в мае 2022 года в Национальной лаборатории Ок-Ридж в Теннесси. Он занимает площадь двух теннисных кортов.
Frontier использует около 50 000 процессоров, имеет хранилище данных в 700 петабайт и потребляет 20 миллионов ватт. Для сравнения, самые мощные современные ноутбуки содержат 24 процессора и потребляют всего ~80 ватт. Cтроительство Frontier обошлось в 600 миллионов долларов.
Когда Frontier появился в сети, он ознаменовал рассвет так называемых экзафлопсных вычислений с машинами, способными выполнять квинтиллион (1018) операций с плавающей запятой в секунду. В 2024 году в США и Европе должно появиться несколько похожих экзафлопсных машин.
Исследователи создают экзафлопсные компьютеры для изучения ранее недоступных научных и инженерных вопросов биологии, климата, астрономии и других областей. В ближайшие несколько лет ученые будут использовать Frontier для запуска самых сложных компьютерных симуляций, которые когда-либо создавало человечество. Они надеются исследовать пока еще оставшиеся без ответа вопросы о природе и разработать новые технологии в таких областях, как транспорт и медицина.
Эван Шнайдер из Питтсбургского университета, например, использует Frontier для моделирования развития галактики с течением времени. В частности, ее интересуют потоки газа в Млечном Пути – «Мы можем сравнить моделирование с реальной наблюдаемой Вселенной, и это дает нам представление о том, правильно ли мы понимаем физику», — говорит Шнайдер.
Эти и другие научные исследования иллюстрируют сильные стороны суперкомпьютеров: одновременное моделирование физических объектов в нескольких масштабах. Frontier позволяет создавать точные климатические модели, могут моделировать ядерный синтез. Ученые смогут лучше понять этот процесс, чтобы развивать термоядерный синтез как технологию чистой энергии. Хотя такого рода многомасштабные симуляции уже много лет являются основой суперкомпьютеров, Frontier может включать в себя более широкий диапазон различных масштабов.
Хотя Frontier является первым суперкомпьютером в экзафлопсных мощностях, в будущем появятся и другие. В США исследователи в настоящее время устанавливают две машины мощностью более двух эксафлопс: Aurora в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе и El Capitan в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии. Начиная с начала 2024 года ученые планируют использовать Aurora для создания карт нейронов мозга. El Capitan, запуск которого также запланирован на 2024 год, будет моделировать ядерное оружие, чтобы помочь правительству сохранить свои запасы без проведения испытаний оружия. Тем временем Европа планирует развернуть свой первый экзафлопсный суперкомпьютер «Юпитер» в конце 2024 года.
Жажда большей вычислительной мощности не ограничивается экзафлопсом. Ок-Ридж уже рассматривает возможность создания компьютеров следующего поколения. Их вычислительная мощность будет в 3-5 раз выше, чем у Frontier. Но существует серьезная проблема – огромный энергетический след. Энергии, которую потребляет Frontier, даже когда он простаивает, достаточно, чтобы обеспечить электричеством небольшой город.
