Siêu máy tính quan trọng đến mức nào? Vì sao chúng được chọn làm mục tiêu mới trong cuộc chiến công nghệ Mỹ - Trung?

Theo Wall Street Journal đưa tin, Bộ Thương mại Hoa Kỳ đưa ra lệnh cấm xuất khẩu đồ điện tử mới, ngăn 5 đơn vị sản xuất siêu máy tính tại Trung Quốc sử dụng linh kiện có xuất xứ từ Mỹ. Lệnh cấm cũng sẽ ảnh hưởng nặng nề tới những nhà sản xuất chip như Intel, AMD và NVIDIA.

Tại sao siêu máy tính lại bị nhắc tên trong cuộc chiến thương mại đang ngày một leo thang? Một lẽ đơn giản: siêu máy tính là đứa con ngoan đang bị giằng xé trong vụ ly dị giữa nhị vị phụ huynh. Nhưng siêu máy tính ngoan tới đâu, và có ý nghĩa gì trong cuộc chiến thương mại Trung - Mỹ?

Trước hết, như mọi khi, ta hãy đi từ điểm khởi đầu

Trong mắt cỗ máy tính bạn vẫn dùng để làm việc và chơi game, siêu máy tính cũng giống như Superman với người thường chúng ta vậy. Định nghĩa siêu máy tính hơi chút mập mờ: đó sẽ là một trong những máy tính mạnh nhất ở bất kỳ thời điểm nào trong lịch sử, vì thế sẽ có nhiều hơn một Superman trong thế giới máy tính. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, siêu máy tính cùng sẽ càng thông minh hơn.

Từ đó suy ra, ai có trong tay Superman của giới máy tính, người đó sẽ là kẻ mạnh. Vậy những cỗ máy vô tri siêu ở đâu, và “mạnh nhất” có nghĩa là gì? Tại sao chúng lại là vũ khí chiến lược của một quốc gia?

Máy tính điện lập trình được đầu tiên trong lịch sử là Colossus, chính thức vận hành vào ngày 1 tháng Mười hai năm 1943. Vì được sử dụng trong chiến tranh, cụ thể là góp phần hóa giải mật mã quân đội Đức sử dụng trong liên lạc, bí mật về Colossus đã được giữ kín suốt 32 năm.

Colossus mark 2.

Colossus 10.

Công nghệ tiếp tục phát triển, máy tính ngày một xử lý được nhiều tác vụ một lúc hơn. Đến năm 1960, một cột mốc mới xuất hiện, đặc biệt vô cùng khi có tới 3 siêu máy tính cùng được nghiên cứu phát triển: Máy tính Nghiên cứu Nguyên tử Livermore (LARC), IBM 7030 Stretch và máy tính Atlas của Đại học Manchester.

Có ít yếu tố để một chiếc máy tính tới được mốc “siêu đẳng”. Thông thường, số lượng bộ xử lý trung tâm CPU sẽ quyết định sức mạnh của một siêu máy tính, khi nó cho phép cỗ máy xử lý được nhiều tác vụ một lúc hơn.

Bảng mạch của IBM 7030.

Siêu máy tính Atlas.

Cần siêu máy tính mạnh thế để làm gì?

Thuở ban đầu, siêu máy tính được dùng vào mục đích bẻ khóa mật mã đối phương hoặc tìm ra được kết quả của một loạt các phép tính toán phức tạp, có sau khi nghiên cứu một khía cạnh nào đó. Khả năng xử lý được nhiều phép tính một lúc là một bước ngoặt mới, khi mà trước đây, ta sử dụng nhân lực để tính toán và nghiên cứu một vấn đề bất kỳ.

Máy tính, siêu máy tính đều khởi đầu trong ngành quân sự, khi tính toán được thiệt hại của bom hạt nhân, góp phần tìm ra được những bước đi hiệu quả nhất khi những căng thẳng quốc gia đang tới phần gay gắt. Cũng giống như nhiều công nghệ có gốc gác quân sự khác, khả năng của chúng có thể vươn nhánh nhiều nữa khi áp dụng vào khoa học hay đời sống hàng ngày.

Có một ví dụ trực quan là dự báo thời tiết xuất hiện trên màn hình smartphone của bạn. Có thể phân tích nó thành: một cỗ máy tính bỏ túi nhận dữ liệu đã phân tích xong từ một siêu máy tính. Đúng vậy, nhờ mô hình giả lập thời tiết và phân tích các dữ liệu như hoạt động thời tiết trên biển và các luồng gió trong khí quyển, siêu máy tính dự đoán được thời tiết trong khoảng thời gian sắp tới.

Nhưng sức mạnh của siêu máy tính không chỉ dừng lại ở “dự báo thời tiết”.

Trong từng giai đoạn, siêu máy tính lại có thêm những mục đích mới:

Thập niên 70, siêu máy tính được dùng trong dự báo thời tiết và nghiên cứu khí động lực học, giúp chế tạo ô tô, máy bay và tên lửa vũ trụ (và có cả tên lửa chiến đấu nữa).

Thập niên 80, người ta dùng siêu máy tính để tìm xác suất, để làm mô hình giả lập chống phóng xạ. Đây là thời điểm nóng trong lịch sử, khi vừa diễn ra Chiến tranh Lạnh với nguy cơ nổ ra chiến tranh hạt nhân, vừa là thời điểm xảy ra thảm họa hạt nhân Chernobyl.

Thập niên 90, siêu máy tính là cỗ máy phá mật mã bằng hình thức brute force, tức là liên tục thử và loại để tìm ra đáp án đúng.

Những năm 2000, ta sử dụng siêu máy tính để lập nên mô hình 3D giả lập của một vụ thử nghiệm bom hạt nhân, từ đó có căn cứ lập nên được Hiệp ước Cấm vũ khí Hạt nhân.

Mười năm sau mốc thời gian trên, ta đang dùng siêu máy tính để làm mô hình giả lập môi trường lượng tử, quan sát Vũ trụ, tìm ra những phương thuốc chữa trị bệnh mới (một quá trình vất vả có thể kéo dài tới hàng chục năm nếu không có siêu máy tính). Ta đang ứng dụng sức mạnh của siêu máy tính vào khoa học một cách triệt để.

Trong thời buổi hiện tại, nó có thể giải được những bài toán kinh tế khó, khi có quá nhiều con số và biến số xuất hiện, khi mối quan hệ giữa nhiều thành phần tham gia quá rắc rối. Một quốc gia sở hữu siêu máy tính cực mạnh sẽ nắm lợi thế trong bất cứ xung đột nào giữa họ và thế lực đối lập.

Và một khía cạnh khác của công nghệ, trí tuệ nhân tạo, đang dần lớn nhờ sức mạnh tính toán, phân tích dữ liệu vô song của siêu máy tính.

Rồi ta có bài toán thực tế: hai thế lực hiện có là Mỹ và Trung Quốc đang tranh giành phần hơn trong cuộc chiến thương mại đang ngày một gay gắt. Hai bên sẽ sử dụng hết những quân cờ trong tay để gây khó dễ cho đối phương, nhằm giành thế thượng phong. Đất hiếm đã bước lên bàn cân, và giờ là siêu máy tính.

Một chiến trường mới xuất hiện

Trong 4 siêu máy tính mạnh nhất thời điểm hiện tại, Mỹ là người nắm phần hơn: hai vị trí đầu thuộc về hai siêu máy tính của IBM là Summit và Sierra, xếp ngay sau là Thái Hồ Quang và Thiên Hà-2 đều của Trung Quốc.

Siêu máy tính Thái Hồ Quang.

Trong một cuộc đua, ai cũng muốn đạt vị trí đầu đàn và hông ai muốn dừng lại ở sức mạnh siêu máy tính hiện tại. Cả Mỹ và Trung Quốc đều đang nhắm tới sản xuất siêu máy tính “exascale”, tính được một tỷ tỷ phép tính mỗi giây (Summit mới “chỉ” được 200 triệu tỷ phép tính/giây).

Để bạn dễ tưởng tượng: siêu máy tính cỡ exascale tính toán trong một giây sẽ tương đương với mỗi người trên Trái Đất phải tính toán mỗi một phép tính trong một giây, suốt cả ngày và liên tục trong 4 năm.

Lệnh cấm xuất khẩu linh kiện sẽ ảnh hưởng ít nhiều tới tiến trình phát triển siêu máy tính của Trung Quốc: hãng sản xuất siêu máy tính Sugon cùng 3 công ty anh em khác sẽ bị ảnh hưởng, Viện Công nghệ Tính toán Giang Nam là nạn nhân thứ năm.

Thế nhưng lệnh cấm có thể phản tác dụng theo cách Mỹ không ngờ tới: họ có thể thắng trong chặng đường ngắn hạn, nhưng sẽ tương đương với việc tăng tốc độ phát triển chip “cây nhà lá vườn” của Trung Quốc. Khi họ tự làm được chip, khó có thể tưởng tượng sức mạnh siêu máy tính sẽ được tùy biến ra sao.

Đây sẽ là bài toán khó cho cả hai bên, nhưng chắc một siêu máy tính đủ mạnh sẽ giải được nhỉ?