محاسبات سریع (HPC) چیست؟

کاربرد های اصلی رایانش سریع عبارتند از:
– تحلیل و نگهداری داده‌ها
– شبیه سازی
– مدل سازی
– توسعه نرم‌افزارها
– مشاهده انبوه داده‌های به هم وابسته
– محاسبات سریع ریاضی

رایانش سریع یا محاسبات سریع(High Performance Computing)، شاخه ای از علم نرم افزار است که با تجمیع توان محاسباتی تعداد زیادی از رایانه‌های متوسط و کوچک، امکان انجام کارهای محاسباتی و علمی سنگین را با سرعت زیاد و هزینه کم امکان پذیر می‌نماید.

HPC برای منظورهای زیر بکار گرفته می شود:
– توسعه محصولات و طراحی مجدد آنها
– بهینه سازی تولید و فرآیندهای آن
– تحلیل یا توسعه انبوه داده‌ها
– هدایت پروژه‌های تحقیقاتی گسترده
– ذخیره سازی حجم‌های بسیار زیاد داده برای تحلیل های بعدی
– برآیند سازی مصرف تولیدات ، جستجو و الگو سازی
– تصویر سازی‌های کامپیوتری برای توضیح نتایج تحقیقاتی
– شبیه سازی و مدلسازی فرآیند های پیچیده

علم محاسبات همراه با منابع محاسباتی و فناوری HPC سه رکن اصلی برای همانند سازی تئوری‌ها و نظریه‌ها با نتایج آزمایشات عملی می‌باشند. HPC قادر است با حجم بسیار عظیم داده‌ها کار کرده و با سرعت بسیار زیاد نتایج را تحلیل کند. این کار با استفاده از کامپیوترهای معمولی چندین ماه می تواند به طول بیانجامد در حالی که با استفاده از کامپیوترهای HPC تنها در چند دقیقه یا ساعت قابل انجام است. بایستی توجه کرد که در بسیاری از موارد کامپیوترهای معمولی اصولاً برای انجام این قبیل محاسبات ناتوان هستند.

استفاده از HPC باعث صرفه جویی در هزینه و زمان می شود و این امکان را فراهم می‌سازد تا بدون استفاده از نمونه‌های ساخته شده آنچه را که می تواند در واقعیت اتفاق بیافتد را شبیه سازی کند و ببیند، تجزیه و تحلیل کند، نقاط ضعف و قوت را بسنجد، عیوب و اشتباهات را تصحیح کند، دو باره طراحی کرده و نتیجه کار را نیز ببیند. این یک واقعیت مجازی (Virtual Reality) است که همه بضاعت علمی انسان امروز را در قالب یک نرم افزار که آن‌هم خود ابداع انسان است جمع آوری می‌کند. این نرم‌افزارها با میلیون‌ها و حتی میلیارد‌ها محاسبه که بر روی داده‌ها انجام می‌دهند و همه نتایج اولیه را مجدداً و میلیون‌ها بار مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهند قادر هستند تا یک نتیجه نهایی را به عنوان خروجی در اختیار ما قرار دهند. مسلماً این‌همه عملیات محاسباتی خارج از قدرت ذهن انسان است اما راه حل وجود‌ دارد و آن هم سیستم‌های پیشرفته کامپیوتری، ابر کامپیوترها (Super Computers) یا همان سیستم‌های مبتنی بر پردازش داده موازی HPC است.
برخی از مثال‌های متنوع قابلیت‌های HPC عبارت است از دینامیک سیالات محاسباتی، عملیات نفتی، شبیه سازی تست تصادف خودرو، دینامیک جریان هوا بر روی بال هواپیما، ذخیره سازی اطلاعات، انیمیشن‌های گرافیکی، تصویرسازی و مدل‌سازی بازسازی چهره.