Berkenalan dengan Superkomputer tercepat di Dunia untuk Ilmu Pengetahuan

Pernahkah kita berpikir seberapa cepat komputer atau laptop yang kita miliki? Lantas apa yang menjadi tolok ukur seberapa cepat kinerja dari sebuah komputer yang kita miliki? Kemudian apakah ada komputer yang paling cepat di dunia dan seberapa cepatkah superkomputer itu?

Pada teknologi komputer ada yang namanya prosesor atau unit pengolahan terpusat. Sebuah prosesor komputer yang kita miliki, mempunyai tingkatan dari generasi ke genarasi yang disebut sebagai pentium. Semakin tinggi generasi atau pentium prosesor komputer kita, semakin cepat kinerjanya dan semakin banyak pula instruksi program komputer yang bisa dijalankan.

Prosesor komputer yang beredar dipasaran saat ini, terbagi menjadi dua jenis yaitu CPU (Central Processing Unit) dan GPU (Graphics Processing Unit). Kedua jenis prosesor tersebut memiliki perbedaan dalam kemampuan kerja dalam pemrosesan sebuah instruksi program komputer. CPU menjadi inti kerja dari sebuah komputer yang tersusun dari jutaan hingga milyaran transistor yang berukuran sangat kecil yaitu 14 nm (nano meter). Ukuran transistor penyusun prosesor akan semakin kecil seiring dengan perkembangan teknologi, hingga 2017 ukuran transistor telah mencapai 7 nm^[1][2][3].

CPU merupakan tempat terjadinya proses pelaksanaan instruksi (perintah) dari program komputer dengan cara melakukan proses artimatika dasar. Sedangkan GPU, dirancang untuk manipulasi sistem grafis dan pemrosesan gambar agar lebih efisien dari CPU. Pada jenis prosesor tertentu antara GPU dan CPU digabung menjadi satu (hibrid) agar kedua sistem dapat saling bekerja sama guna memaksimalkan kinerja dari sebuah komputer^[4][5].

Komputer pribadi seperti laptop yang kita miliki hanyalah untuk tujuan mengerjakan tugas-tugas yang tidak membutuhkan  pekerjaan dengan kebutuhan kecepatan  tinggi. Pekerjaan-pekerjaan yang sering kita kerjakan misalnya mengerjakan tugas rumah, tugas kantor, bermain game, tugas kuliah, dll.

Berbeda dengan kebutuhan pada bidang riset ilmu pengetahuan dan sains teknologi, dimana para ilmuwan membutuhkan komputer yang sangat cepat untuk analisis data yang sangat banyak dan dalam jumlah yang besar yang disebut sebagai superkomputer. Superkomputer banyak membutuhkan prosesor yang tersusun secara paralel agar mendapatkan performa komputer yang lebih cepat, biasanya dalam orde kecepetan petaflops setara dengan 10¹⁵ flops (seribu trilyun flop per detik).

FLOPS adalah singkatan dari istilah dalam bahasa Inggris Floating point Operations Per Second yang merujuk pada satuan untuk jumlah perhitungan yang dapat dilakukan oleh sebuah perangkat komputasi (dalam hal ini adalah komputer) terhadap bilangan pecahan (floating point) tiap satu satuan waktu. Sebagai contoh, superkomputer Titan milik Amerika Serikat yang mempunyai kemampuan untuk melakukan kalkulasi sebanyak 17.6 peta (1000 trilyun) kalkulasi terhadap bilangan pecahan dalam 1 detik, dan dapat dinyatakan dalam satuan 17.6 PFLOPS/PetaFLOPS^[6][7][8].

Semakin kompleks ilmu pengetahuan yang ingin manusia pecahkan, pastilah akan membutuhkan sumber daya komputer yang sanagat memadai. Salah satu yang paling menjanjikan adalah dengan menggunakan superkomputer. Superkomputer tercepat nomor satu saat ini dipegang oleh negara Cina yaitu Sunway TaihuLight, dengan memegang rekor kecepatan 93 petaflops (93 ribu trilyun flop per detik) dan kecepatan secara teori setara dengan 125,4 petaflops (125 ribu trilyun flop per detik). Superkomputer tercepat di Dunia milik Cina ini terpasang di Pusat Supercomputer Nasional di Wuxi, Cina dan membutuhkan sumber daya listrik sebesar 15,4 MW (Mega Watt).

Superkomputer tercepat kedua di Dunia saat ini juga dipegang oleh negara Tirai Bambu yaitu Tianhe-2 (MilkyWay-2). Superkomputer tersebut memiliki kecepatan 3x dibawah superkomputer Sunway TaihuLight yaitu sekitar 33,9 petaflops (34 (pembulatan) ribu trilyun flop per detik) dan secara teori dengan kecepatan 54,9 petaflops. Urutan ketiga jatuh kepada Piz Daint milik negara Swiss, keempat jatuh kepada Gyoukou milik Jepang, dan kelima jatuh kepada Titan milik US. Masing-masing untuk 10 besar superkomputer tercepat di Dunia tertera pada tabel 1 dibawah ini^[8]:

Superkomputer merupakan perangkat tercanggih atau mesin hitung paling powerfull di Planet bumi yang digunakan untuk penelitian-penelitian sains yang tidak dapat dilakukan oleh komputer biasa. Keberadaan superkomputer menjadi tulang punggung dalam memecahkan permasalahan sains kompleks. Semakin cepat dan canggih superkomputer yang kita miliki, semakin  besar dan banyak data-data yang dapat kita pelajari dan analisis.

Beberapa penerapan penting dari superkomputer adalah untuk bidang Kecerdasan Buatan. Kecerdasan Buatan membutuhkan superkomputer untuk mensimulasikan neuron-neuron yang besar seperti Deep Learning yang dengan jumlah lapisan tersembunyi mencapai ratusan. Kecerdasan Buatan digunakan untuk mempelajari data-data yang sudah ada guna untuk memprediksi segala sesuatu yang akan terjadi dimasa yang akan datang atau digunakan juga untuk memecahkan permasalahan kompleks yang saat ini tidak bisa dilakukan oleh manusia. Biasanya Kecerdasan Buatan membutuhkan jumlah data pelatihan yang sangat besar dan banyak dan juga membutuhkan waktu yang lama saat menggunakan komputer biasa, jadi dibutuhkan komputer berkecepatan tinggi seperti superkomputer untuk menghemat waktu dan sumber daya komputer^[9].

Baca juga Penggunaan Deep Learning dalam Membantu Mendeteksi Gelombang Gravitasi

Aplikasi penerapan dari superkomputer pada bidang Kecerdasan Buatan untuk bidang astronomi, misalnya untuk mempelajari gelombang gravitasi. Pada 27 Desember 2017 lalu, terbit sebuah makalah yang membahas mengenai penggunaan Kecerdasan Buatan untuk membantu mendeteksi Gelombang Gravitasi menggunakan Superkomputer National Center for Supercomputing Applications (NCSA), Urbana, Champaign, Universitas Illions^[9][10][11].

Beberapa aplikasi lain untuk mempelajari alam semesta yaitu simulasi dalam mempelajari Gelombang Gravitasi guna mengetahui alam semesta kita ini setiap 2-10 menit terjadi penggabungan 2 lubang hitam bergabung disuatu tempat. Simulasi yang dilakukan oleh tim peneliti dari ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) and Monash University dengan menggunakan superkomputer OzSTAR milik kampus Swinburne’s Hawthorn dengan kecepatan 1.2 petaflops^[12][13][14]. Dan, masih banyak aplikasi-aplikasi superkomputer pada bidang selain astronomi dan Kecerdasan Buatan dan akan penulis jelaskan di artikel yang lain.

Referensi:

1. Wikipedia Inggris, Processor (computing) (https://en.wikipedia.org/wiki/Processor_(computing)) diakses pada tanggal 15 April 2018
2. ____________, Central processing unit (https://en.wikipedia.org/wiki/Central_processing_unit) diakses pada tanggal 15 April 2018
3. Intel, A New Era of Integrated Computing (PDF)
4. Wikipedia Inggris, Graphics processing unit (https://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_processing_unit) diakses pada tanggal 15 April 2018
5. ____________, Transistor count (https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor_count) diakses pada tanggal 15 April 2018
6. ____________, FLOPS (https://id.wikipedia.org/wiki/FLOPS) diakses pada tanggal 16 April 2018
7. ____________, Titan (superkomputer) (https://en.wikipedia.org/wiki/Titan_(supercomputer)) diakses pada tanggal 16 April 2018
8. TOP 500, NOVEMBER 2017 (https://www.top500.org/lists/2017/11/) diakses pada tanggal 15 April 2018
9. Dadang, Wayan. 2018. “Penggunaan Deep Learning dalam Membantu Mendeteksi Gelombang Gravitasi“. Warstek, 3 Februari 2018 (https://warstek.com/2018/02/03/deeplearning1/) diakses pada tanggal 16 April 2018
10. Universitas Illions. 2018. “Scientists pioneer use of deep learning for real-time gravitational wave discovery“. PhysOrg, 26 Januari 2018 (https://phys.org/news/2018-01-scientists-deep-real-time-gravitational-discovery.html) diakses pada tanggal 16 April 2018
11. Universitas Illions, NATIONAL CENTER FOR SUPERCOMPUTING APPLICATIONS (http://www.ncsa.illinois.edu/about/facilities) diakses pada tanggal 16 April 2018
12. Universitas Monash. 2018. “The background hum of space could reveal hidden black holes“. PhysOrg, 12 April 2018 (https://phys.org/news/2018-04-background-space-reveal-hidden-black.html?utm_source=menu&utm_medium=link&utm_campaign=item-menu) diakses pada tanggal 16 April 2018
13. Smith, Rory & Eric Thrane. 2018. “Optimal search for an astrophysical gravitational-wave background“. Physical Review X, 27 Februari 2018 (https://journals.aps.org/prx/accepted/b1077K8cZ6e1a00db22a57164e1aab4bf827ea464) diakses pada tanggal 16 April 2018
14. Towers, Katherine. 2018. “Swinburne supercomputer to be one of the most powerful in Australia”. Swinburne University of Technology, 7 Maret 2018 (http://www.swinburne.edu.au/news/latest-news/2018/03/swinburne-supercomputer-to-be-one-of-the-most-powerful-in-australia.php) diakses pada tanggal 16 April 2018