Що таке суперкомпʼютер і чим він відрізняється від дата-центру

Суперкомпʼютер — це система з тисяч процесорів, обʼєднаних надшвидкою мережею так, щоб усі вони працювали над однією задачею як одна машина. Про суперкомпʼютери справді стали говорити менше: публічну увагу перетягнули дата-центри для штучного інтелекту. Але самі машини нікуди не поділися — у червні 2026 року у світі налічувалося пʼять систем екзафлопсного класу, а в Україні власну платформу для ШІ та високопродуктивних обчислень готує до запуску Львівська політехніка.

Що таке суперкомпʼютер

Суперкомпʼютер — це не «дуже дорогий компʼютер» і не потужніша версія звичайного. Сучасні системи здебільшого зібрані зі стандартних серверних процесорів і графічних прискорювачів, які можна купити на ринку. Різниця в тому, скільки їх і як вони зʼєднані між собою.

Головний елемент конструкції — інтерконект, спеціальна мережа з мінімальними затримками, яка дає змогу тисячам вузлів обмінюватися проміжними результатами так швидко, щоб уся система поводилася як єдиний обчислювач. Саме на інтерконекті й на тонкому налаштуванні програмного забезпечення тримається реальна продуктивність: теоретичну потужність заліза легко втратити на очікуванні даних.

Звідси й вузька спеціалізація. Суперкомпʼютери будують під певні класи задач: моделювання клімату й погоди, симуляції ядерних випробувань, астрофізику, молекулярну динаміку, матеріалознавство, а останніми роками — ще й навчання великих моделей штучного інтелекту.

Продуктивність вимірюють у FLOPS — операціях із рухомою комою за секунду. Стандартом порівняння є тест High Performance Linpack, за результатами якого двічі на рік оновлюють рейтинг TOP500: у червні на конференції ISC у Німеччині та в листопаді на SC у США. Самі укладачі рейтингу наголошують, що жоден окремий тест не описує продуктивність системи повністю.

Чому суперкомпʼютерів так мало: ціна, енергія, охолодження

Кожна така система — це індивідуальний інженерний проєкт вартістю в сотні мільйонів доларів: власна архітектура, власна мережа, окреме приміщення або навіть окрема будівля, штат інженерів для обслуговування.

Другий обмежувач — електроенергія. Ось як виглядає перша пʼятірка рейтингу TOP500 за червень 2026 року:

Для порівняння: 42 МВт — це споживання невеликого міста. Саме тому питання охолодження й енергоефективності зараз важать не менше за пікову продуктивність, а рідинне охолодження з обовʼязкової екзотики перетворилося на стандарт: сучасні вузли відводять понад 85 % тепла безпосередньо через рідинний контур, а не повітрям.

І останнє: після того як машину побудували під конкретний клас задач, переробити її під інші зазвичай надто дорого або технічно неможливо.

Чим дата-центр відрізняється від суперкомпʼютера

Дата-центр — це будівля із серверами загального призначення. Вони теж обʼєднані мережею, але не для того, щоб разом працювати над однією задачею. Компанія орендує кілька стійок під потоковий сервіс, згодом відмовляється від них — і те саме обладнання перепрофілюють, наприклад, під навчання моделей ШІ.

Якщо задачу можна розбити на незалежні частини, спеціалізована машина взагалі не потрібна — вистачить розподілених обчислень. За цим принципом працює платформа BOINC і проєкт Folding@home, де добровольці віддають вільні цикли своїх процесорів на наукові розрахунки. Класичний приклад такого підходу, SETI@home, припинив роздавати завдання 31 березня 2020 року і відтоді перебуває у стані «сплячки»: команда зосередилася на аналізі вже зібраних даних.

Водночас межа між двома світами розмивається. Графічні прискорювачі фактично є мініатюрними паралельними обчислювачами, а ШІ-фабрики, які зараз будують у Європі, повертають у комерційні дата-центри суперкомпʼютерну архітектуру. Італійський консорціум CINECA розгортає платформу IT4LIA на 2048 обчислювальних модулях і 8192 прискорювачах Blackwell із потужністю близько 15 МВт — за конструкцією це вже суперкомпʼютер, хоч і називається інакше.

Чи є суперкомпʼютери в Україні

Так, але в іншій ваговій категорії. Найвідоміша вітчизняна система — комплекс СКІТ Інституту кібернетики імені В. М. Глушкова НАН України, який розвивають із 2002 року. Він пройшов кілька поколінь — від СКІТ-1 до СКІТ-5 — і працює як центр колективного користування: обчислювальний час на ньому отримують наукові установи академії для задач квантової хімії, молекулярної динаміки, геофізики та метеорології.

У 2024 році до кластера СКІТ-5 додали тривузловий сегмент на процесорах AMD Epyc із памʼяттю 256 ГБ на вузол, інтерконектом Infiniband 200 Гбіт/с і прискорювачем Nvidia A6000. Загалом комплекс має 1326 ядер загального застосування та близько 33 тисяч потокових CUDA-ядер — цього вистачає для машинного навчання й наукового моделювання, але це не той масштаб, що потрапляє до світових рейтингів.

Війна додала до технічних обмежень ще одне, суто українське. У травні 2024 року адміністрація комплексу попередила користувачів, що через стабілізаційні відключення електроенергії СКІТ не може працювати у звичному режимі й запускатиметься після відновлення живлення. Для системи, задачі якої рахуються добами, це критично.

Найпомітніша новина останнього часу — Центр високопродуктивних обчислень, який створює Національний університет «Львівська політехніка». Основою стане сервер GIGABYTE XN24-VC0 із двома суперчипами NVIDIA GB200 Grace Blackwell: чотири графічні прискорювачі, два процесори Grace, 744 ГБ памʼяті HBM3E і 960 ГБ LPDDR5X, мережеві інтерфейси до 800 Гбіт/с. За даними університету, введення платформи в експлуатацію планували на вересень 2026 року, а закупівлю проводили в межах проєкту за підтримки Міжнародного банку реконструкції та розвитку.

Обрана стійка з рідинним охолодженням дає змогу згодом додати ще чотири такі сервери — максимальна конфігурація обʼєднає 20 прискорювачів Blackwell, 10 процесорів Grace і 3,72 ТБ памʼяті HBM3E. Це вже буде повноцінний університетський кластер.

Про масштаб варто говорити чесно. У японському інституті RIKEN на 135 таких самих вузлах побудовано суперкомпʼютер ROQUO, який у червні 2026 року показав 19,8 петафлопса й посів 106 місце в TOP500. Одна нода — це серйозна дослідницька платформа світового класу, але не претендент на першу десятку рейтингу, де українських систем немає.

Є й третій шлях — доступ до чужих потужностей. Українські науковці, установи та компанії мають право подаватися на обчислювальний час на європейських суперкомпʼютерах EuroHPC, серед яких і JUPITER — перша екзафлопсна система Європи. Доступ надають за конкурсом наукових заявок і наразі безоплатно. Фактично українська модель зараз складається саме з цього: власні спеціалізовані вузли для щоденної роботи плюс європейські машини для задач, які локально не порахувати.

Суперкомпʼютери як мішень для кібератак

Обчислювальні кластери цікаві зловмисникам не лише через дані, які на них обробляють. Сам обчислювальний час є цінністю, яку можна вкрасти.

У 2020 році Європою прокотилася хвиля інцидентів: на суперкомпʼютерних кластерах знаходили приховані майнери криптовалюти, атаки вперше проводили повністю віддалено, а зловмисники, ймовірно, використовували викрадені облікові дані для доступу по SSH. Тоді ж дослідники ESET виявили раніше невідомий бекдор Kobalos — компактне шкідливе ПЗ, портоване на Linux, BSD і Solaris, яке підміняло SSH-клієнт на скомпрометованій машині й перехоплювало паролі всіх, хто ним користувався.

Особливо болючим був час. Атаки припали на травень 2020 року, коли європейські центри масово віддавали ресурси під задачі, повʼязані з COVID-19: британський ARCHER рахував модель поширення пандемії, а Hawk у Штутгарті й Piz Daint у Швейцарії — пошук потенційних ліків. Машини довелося вивести з експлуатації на дні, скинути всі паролі та SSH-ключі й запровадити двофакторний вхід.

Урок із тих інцидентів простий і актуальний для будь-якої інфраструктури: застаріле системне ПЗ, спільні облікові дані між кількома майданчиками та єдиний рівень захисту перетворюють навіть наукову мережу з дорогим обладнанням на зручну ціль.

Окремо варто розвіяти поширене перебільшення: квантові компʼютери не «зламають усе шифрування за кілька хвилин». Під загрозою передусім асиметрична криптографія — RSA та алгоритми на еліптичних кривих, на яких тримаються обмін ключами й цифрові підписи; симетричні шифри на кшталт AES квантові алгоритми лише послаблюють, а машини потрібного масштабу поки не існує. Проблема в іншому: зашифрований трафік можна зібрати сьогодні, а розшифрувати через десять років. Саме тому NIST ще 13 серпня 2024 року опублікував перші три постквантові стандарти — FIPS 203, FIPS 204 і FIPS 205, — а в березні 2025 року додав до них алгоритм HQC.

Саме міркування безпеки пояснюють, чому держави не переходять повністю на оренду. Дата-центр, що належить третій стороні, — це завжди питання контролю над даними. Тому чутливі й засекречені розрахунки виконують на власних машинах: американський El Capitan, друга система світу за продуктивністю, обслуговує програму підтримки ядерного арсеналу США.

Чому суперкомпʼютери нікуди не зникнуть

Крім безпеки, є ще дві причини.

Перша — задачі, які неможливо розбити на незалежні частини. Моделювання клімату чи поведінки матеріалів вимагає, щоб мільйони елементів розрахунку постійно «бачили» один одного. З такими завданнями справляються лише масивно-паралельні системи з тонко налаштованим інтерконектом.

Друга — дослідницька. Суперкомпʼютери не зобовʼязані мати бізнес-обґрунтування: вони існують на передньому краї технологій, і напрацювання, зроблені заради ще кількох відсотків їхньої продуктивності, згодом опиняються у звичайних серверах і персональних компʼютерах. Рідинне охолодження, високошвидкісні інтерконекти, підходи до паралельного програмування — усе це прийшло звідти.

Тож правильна відповідь на питання з попередньої назви цього матеріалу: суперкомпʼютери не померли. Вони перестали бути головним героєм новин, поступившись дата-центрам для штучного інтелекту, — які, за іронією, дедалі більше на них схожі.