Apa itu High Performance Computing (HPC) serta Cara Kerjanya

Mengolah volume data yang masif big data serta menghadapi tantangan komputasi terlalu rumit untuk diatasi dengan sistem IT konvensional. Keterbatasan ini seringkali menghambat inovasi, menunda pengambilan keputusan krusial, dan akhirnya, mengurangi daya saing di pasar.

High-Performance Computing (HPC) dapat menjadi salah satu alat krusial untuk masalah ini. HPC adalah sebuah teknologi yang menggabungkan kekuatan pemrosesan dari ribuan prosesor canggih untuk memecahkan masalah komputasi dalam hitungan detik. Dengan kemampuan ini, HPC memungkinkan perusahaan untuk mensimulasikan skenario kompleks dan menganalisis data dalam skala yang belum pernah ada

Artikel ini hadir untuk mengupas tuntas teknologi krusial ini. Kami akan membahas secara mendalam apa itu HPC, bagaimana cara kerjanya di balik layar, serta secara konkret menunjukkan bagaimana teknologi ini dapat mengakselerasi inovasi dan mendorong efisiensi di berbagai sektor industri.

Key Takeaways

• High-Performance Computing (HPC) adalah teknologi yang memanfaatkan pemrosesan paralel untuk menyelesaikan masalah komputasi kompleks dengan cepat.
• Cara kerja HPC terletak pada arsitektur klaster yang terdiri dari node komputasi hingga sistem penyimpanan data yang terintegrasi.
• Alasan HPC sangat penting bagi bisnis karena dapat mengakselerasi riset, analisis big data, dan pengembangan produk inovatif.
• Penerapan HPC secara luas di berbagai sektor, mulai dari simulasi otomotif, analisis risiko keuangan, hingga penelitian genomik.
• Software ERP ScaleOcean dapat membantu mengelola data dan mengubah wawasan menjadi strategi bisnis yang efektif untuk implementasi HPC.

Coba Demo Gratis!

1. Apa Itu High-Performance Computing (HPC)?

High-Performance Computing (HPC) adalah sebuah konsep yang terdengar rumit, namun pada dasarnya merupakan sebuah metode untuk memproses data dan melakukan kalkulasi kompleks dengan kecepatan sangat tinggi. HPC adalah sistem yang menggabungkan kekuatan komputasi dari banyak server (node) ke dalam sebuah klaster, memungkinkannya menyelesaikan satu tugas kompleks secara serentak.

Berbeda dari komputer konvensional yang bekerja secara sekuensial, HPC memanfaatkan pemrosesan paralel memecah masalah besar menjadi bagian kecil yang dikerjakan secara bersamaan oleh ribuan prosesor. Secara fundamental, sistem HPC terdiri dari tiga komponen utam, komputasi (server/node dengan CPU/GPU), jaringan (interconnect berkecepatan tinggi), dan penyimpanan data masif.

Peran HPC sangat krusial karena mampu menangani volume data yang besar dan beban kerja yang paling menantang. Teknologi ini telah melampaui domain ilmiah dan kini diadopsi secara luas di berbagai industri untuk mendapatkan keunggulan kompetitif. Perusahaan memanfaatkan HPC untuk berbagai keperluan, seperti merancang produk baru, melakukan analisis pasar yang mendalam, dan mengoptimalkan operasional.

Baca juga: Apa itu Generative AI, Konsep, Fitur & Cara Kerjanya

2. Bagaimana Cara Kerja HPC?

Memahami cara kerja high performance computing dapat diibaratkan seperti mengelola sebuah proyek konstruksi raksasa. Ini adalah pemrosesan paralel, mulai dari masalah besar dipecah, didistribusikan ke ribuan core prosesor klaster, dikerjakan serentak, lalu hasilnya digabungkan. Proses ini mengurangi waktu pemecahan masalah dari bulan menjadi jam/hari.

Berikut adalah tahapan langkah-langkah cara kerja dari implementasi HPC:

a. Pemrosesan Paralel

Pemrosesan paralel adalah jantung dari cara kerja high performance computer. Alih-alih menggunakan satu prosesor yang sangat kuat untuk menyelesaikan tugas secara berurutan (sekuensial), HPC memanfaatkan banyak prosesor yang bekerja serentak. Pendekatan ini memungkinkan penyelesaian masalah dalam skala yang mustahil dijangkau oleh arsitektur komputer tunggal.

Komputer biasa akan memprosesnya satu per satu, yang memakan waktu berminggu-minggu. Dengan HPC, set data dibagi menjadi ribuan segmen, dan setiap segmen dianalisis secara simultan oleh prosesor berbeda, menghasilkan akselerasi waktu analisis yang signifikan. Koordinasi antar prosesor ini diatur oleh software khusus yang memastikan semua bagian bekerja menuju tujuan yang sama tanpa tumpang tindih atau konflik.

b. Arsitektur Inti

Sistem HPC didasarkan pada arsitektur inti yang terdiri dari tiga komponen utama yang bekerja secara sinergis. Inti dari arsitektur ini adalah klaster komputasi (kumpulan node server), yang saling terhubung melalui jaringan interkoneksi berkecepatan tinggi untuk komunikasi data yang cepat. Keseluruhan sistem didukung oleh sistem penyimpanan data paralel yang dirancang khusus untuk mengelola permintaan data masif dari klaster.

Berikut penjelasan tiga komponen utama arsitektur inti HPC:

• Komputasi (compute): Ratusan atau ribuan server yang disebut node yang saling terhubung dalam sebuah klaster. Node ini bisa berupa CPU atau, yang semakin umum untuk kalkulasi intensif, GPU.
• Jaringan (network): Jaringan berkecepatan tinggi dan berlatensi rendah untuk memastikan komunikasi data yang lancar antara node dan sistem penyimpanan.
• Penyimpanan (storage): Sistem penyimpanan data berkecepatan tinggi dan berkapasitas besar untuk menangkap dan mengelola data dalam jumlah masif yang dihasilkan.

3. Mengapa HPC Penting bagi Bisnis di Indonesia?

Menurut future market insight, pasar HPC global diperkirakan akan tumbuh dari $57,00 miliar pada tahun 2024 menjadi $87,31 miliar pada tahun 2030 dengan Compound Annual Growth Rate (CAGR) sebesar 7,2%. Hal ini disebabkan karena banyaknya manfaat dari implementasi HPC sehingga HPC dianggap penting untuk bisnis.

HPC menawarkan keunggulan strategis yang signifikan bagi perusahaan yang ingin memimpin pasar. Dengan kemampuannya HPC memberdayakan bisnis untuk berinovasi lebih cepat, membuat keputusan yang lebih cerdas, dan mengoptimalkan operasi secara menyeluruh. Implementasi HPC bukan lagi sekadar investasi teknologi, melainkan sebuah langkah strategis dalam agenda transformasi digital perusahaan.

Berikut beberapa alasan penting mengapa HPC penting bagi bisnis di Indonesia:

a. Akselerasi Inovasi dan Riset

HPC adalah bahan bakar inovasi, secara dramatis mempercepat siklus Riset dan Pengembangan (R&D) yang sebelumnya mahal dan memakan waktu. HPC memungkinkan insinyur menjalankan ribuan simulasi virtual untuk menguji prototipe dan hipotesis dalam waktu singkat, alih-alih membangun model fisik. Kecepatan iterasi ini sangat penting agar perusahaan dapat membawa ide-ide terbaik ke pasar lebih cepat dari pesaing.

Penerapan HPC terlihat jelas di berbagai industri, di manufaktur HPC mensimulasikan material dan desain mesin dalam hitungan jam, di farmasi ia mempercepat penemuan obat melalui analisis molekuler. Dengan menyingkirkan batasan waktu dan sumber daya, HPC membuka pintu bagi terobosan yang sebelumnya mustahil, memberikan keunggulan kompetitif berkelanjutan yang krusial bagi pertumbuhan bisnis.

b. Analisis Big Data untuk Wawasan Bisnis

Perusahaan modern menghadapi tantangan besar dalam mengubah volume data masif (dari penjualan, media sosial, hingga IoT) menjadi wawasan berharga. HPC memainkan peran krusial dengan kemampuannya menganalisis kumpulan data berukuran petabyte dalam waktu singkat. Analisis mendalam ini memungkinkan identifikasi pola, tren, dan korelasi tersembunyi.

Integrasi HPC dengan manajemen sumber daya perusahaan, seperti ERP, sangat penting untuk efisiensi operasional. Data yang dikumpulkan oleh platform ini dapat dianalisis HPC untuk menghasilkan prediksi permintaan yang akurat, mengoptimalkan rantai pasok, dan menjalankan pemeliharaan prediktif. Dengan mengubah data mentah menjadi keputusan, HPC membantu perusahaan mengurangi risiko dan meningkatkan profitabilitas.

c. Simulasi Kompleks untuk Pengembangan Produk

Pengembangan produk kompleks seperti mobil atau pesawat terbang sangat bergantung pada pembuatan prototipe fisik yang mahal dan memakan waktu. Setiap perubahan desain memerlukan pembuatan model baru dan pengujian ulang dari awal. HPC merevolusi proses ini dengan memungkinkan pembuatan kembaran digital (digital twin), yaitu model simulasi virtual yang sangat detail dan akurat dari sebuah produk.

Insinyur otomotif, misalnya, dapat melakukan ribuan simulasi tabrakan virtual untuk menguji keamanan kendaraan tanpa harus menghancurkan satu pun mobil fisik. Di sektor energi, perusahaan dapat menyimulasikan aliran fluida di reservoir minyak untuk mengoptimalkan strategi pengeboran. Simulasi virtual ini menghemat biaya dan waktu, serta memungkinkan eksplorasi desain yang lebih radikal dan inovatif.

d. Efisiensi Biaya Jangka Panjang

Meskipun biaya awal infrastruktur HPC tinggi, manfaat jangka panjangnya sangat berharga. Melalui simulasi, HPC mengurangi kebutuhan akan prototipe fisik dan menghemat biaya R&D serta meminimalisir pemborosan material. Selain itu, wawasan dari analisis big data membantu mengoptimalkan rantai pasok dan strategi pemasaran, yang secara langsung meningkatkan margin keuntungan dan efisiensi operasional perusahaan.

Hambatan investasi besar HPC kini diatasi oleh cloud computing. Perusahaan tidak lagi harus membangun pusat data, mereka dapat menyewa sumber daya HPC secara fleksibel (pay-as-you-go). Model ini mengubah biaya modal (CapEx) menjadi biaya operasional (OpEx) yang terkelola, sehingga mendekmokratisasi akses HPC dan memungkinkannya digunakan oleh bisnis dari berbagai skala.

e. Mendorong Kemajuan Kecerdasan Buatan (AI)

Kecerdasan buatan (AI) dan machine learning (ML) sangat haus daya komputasi; melatih model canggih seperti LLM membutuhkan pemrosesan data masif dan banyak iterasi. HPC menyediakan infrastruktur komputasi masif yang esensial, memungkinkan model AI dilatih dalam waktu wajar. Tanpa HPC, pengembangan banyak aplikasi AI modern tidak akan terwujud.

HPC memungkinkan perusahaan membangun solusi AI kustom untuk keunggulan kompetitif (misalnya, rekomendasi personalisasi atau deteksi penipuan). Penerapan AI yang didukung HPC membuka jalan bagi otomatisasi cerdas, analisis prediktif, dan layanan pelanggan superior, mendorong tingkat efisiensi dan inovasi bisnis yang lebih tinggi.

4. Contoh Penerapan HPC di Berbagai Industri

Kekuatan transformatif dari HPC tidak terbatas pada satu sektor saja, dampaknya terasa di berbagai industri, mengubah cara perusahaan berinovasi, bersaing, dan beroperasi. Dari merancang mobil yang lebih aman hingga menemukan obat-obatan baru, HPC telah menjadi tulang punggung bagi kemajuan di berbagai bidang. 

Berikut adalah beberapa contoh konkret bagaimana berbagai industri memanfaatkan HPC untuk mencapai hasil yang luar biasa:

a. Industri Otomotif

Industri otomotif adalah salah satu pengguna awal dan terbesar dari teknologi HPC. Produsen mobil menggunakan klaster HPC untuk menjalankan simulasi yang sangat kompleks, seperti analisis tabrakan (crash test) virtual, pengujian material virtual, aerodinamika, dan pengembangan teknologi mobil swakemudi.

Simulasi ini memungkinkan perusahaan untuk menguji keamanan struktur kendaraan. Selain itu, HPC juga digunakan secara ekstensif dalam dinamika fluida komputasi (CFD) untuk menganalisis aerodinamika kendaraan. Dengan menyimulasikan aliran udara di sekitar bodi mobil, desainer dapat mengoptimalkan bentuk kendaraan untuk mengurangi hambatan udara, yang pada gilirannya meningkatkan efisiensi bahan bakar.

b. Layanan Keuangan

Lembaga keuangan menggunakan HPC untuk pelacakan tren pasar secara real-time, deteksi penipuan (fraud detection), analisis risiko keuangan, dan high-frequency trading. Algoritma canggih dijalankan pada klaster HPC untuk menganalisis miliaran titik data pasar secara real-time, memungkinkan para pedagang (trader) membuat keputusan dalam hitungan milidetik dan mengelola portofolio investasi dengan lebih efektif.

Selain itu, HPC juga memainkan peran penting dalam deteksi penipuan. Dengan menganalisis pola transaksi dalam skala besar, sistem berbasis HPC dapat mengidentifikasi aktivitas mencurigakan yang mungkin mengindikasikan penipuan kartu kredit atau pencucian uang. Kemampuan deteksi anomali ini membantu melindungi baik lembaga keuangan maupun nasabahnya dari kerugian finansial yang signifikan.

c. Ilmu Hayati dan Kesehatan

Sektor ilmu hayati dan kesehatan telah mengalami revolusi berkat HPC. Dalam penelitian genomik, HPC digunakan untuk pengurutan genom, pemodelan molekuler untuk penemuan obat baru, pemrosesan data sekuens DNA/RNA, dan mendukung diagnosis medis yang lebih cepat. Analisis ini membantu ilmuwan memahami penyakit seperti kanker dan alzheimer pada tingkat molekuler.

Dalam penemuan obat, perusahaan farmasi memanfaatkan HPC untuk menyimulasikan bagaimana molekul obat potensial akan berinteraksi dengan protein target di dalam tubuh. Proses yang dikenal sebagai drug screening virtual ini memungkinkan para peneliti untuk menguji ribuan senyawa secara digital sebelum melangkah ke uji laboratorium yang mahal.

d. Kecerdasan Buatan (AI)

Kecerdasan buatan, khususnya di bidang deep learning, sangat bergantung pada HPC. Melatih model AI modern, seperti yang digunakan dalam mobil otonom atau asisten virtual, memerlukan daya komputasi yang sangat besar. Klaster HPC yang dilengkapi dengan ribuan GPU bekerja secara paralel untuk memproses dataset raksasa dan melakukan triliunan kalkulasi yang diperlukan untuk melatih jaringan saraf yang kompleks.

Perusahaan teknologi besar menggunakan HPC untuk melatih model AI untuk pemrosesan bahasa alami, pengenalan gambar, dan analisis data besar untuk mendapatkan pola yang kompleks. Tanpa infrastruktur HPC, melatih model-model ini akan memakan waktu bertahun-tahun, membuatnya tidak praktis.

e. Pemerintahan dan Penelitian Ilmiah

Badan pemerintah dan lembaga penelitian ilmiah telah lama menjadi pengguna utama HPC. Badan meteorologi di seluruh dunia menggunakan superkomputer untuk peramalan cuaca yang lebih akurat, pemodelan perubahan iklim, dan simulasi fisika kompleks. Di Indonesia, beberapa lembaga seperti Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) dan beberapa universitas telah memiliki fasilitas HPC untuk mendukung penelitian.

Di bidang penelitian, HPC digunakan untuk berbagai tujuan, mulai dari pemodelan perubahan iklim hingga simulasi pembentukan galaksi di alam semesta. Para ilmuwan mengandalkan HPC untuk memecahkan beberapa masalah ilmiah yang paling menantang di dunia. Kemajuan ilmu pengetahuan fundamental sering kali didorong oleh kemampuan komputasi yang disediakan oleh sistem HPC ini.

5. Implementasi HPC untuk Bisnis

Setelah memahami manfaat dan potensi HPC, langkah selanjutnya adalah mempertimbangkan bagaimana cara mengimplementasikannya. Secara umum, ada dua model utama untuk mengadopsi HPC, membangun infrastruktur di lokasi sendiri (on-premise) atau memanfaatkan layanan berbasis awan (cloud).

Berikut penjelasan masing-masing cara mengimplementasikan HPC untuk bisnis:

a. Klaster HPC On-Premise

Implementasi HPC on-premise melibatkan pembelian dan pemeliharaan seluruh infrastruktur di pusat data. Keuntungan utamanya adalah kontrol penuh atas perangkat keras, perangkat lunak, dan keamanan data. Pendekatan ini memungkinkan konfigurasi sistem yang sangat spesifik sesuai kebutuhan beban kerja unik, serta menjamin kepatuhan regulasi privasi karena semua data tetap berada di dalam perimeter perusahaan.

Meskipun menawarkan kontrol penuh, model on-premise memiliki tantangan signifikan. Biaya awal (CapEx) sangat tinggi untuk pengadaan server, jaringan, dan pendingin, menjadikannya pilihan utama bagi perusahaan besar. Selain itu, model ini menuntut keahlian teknis khusus untuk mengelola, memelihara, memperbarui, dan memecahkan masalah infrastruktur klaster HPC yang kompleks.

b. HPC di Cloud

Sebagai alternatif dari model on-premise, HPC di cloud menawarkan pendekatan yang lebih fleksibel dan hemat biaya di awal. Perusahaan menyewa sumber daya komputasi dari penyedia layanan cloud seperti Google Cloud, AWS, atau Azure. Ini menawarkan skalabilitas, efisiensi biaya (bayar sesuai pemakaian), dan akses ke teknologi terbaru tanpa perlu investasi perangkat keras yang besar.

Salah satu keuntungan terbesar dari HPC cloud adalah skalabilitas yang hampir tak terbatas. Perusahaan dapat dengan mudah menambah atau mengurangi sumber daya komputasi sesuai dengan permintaan proyek, memberikan kelincahan yang luar biasa. Meskipun demikian, perlu ada pertimbangan mengenai keamanan data di cloud dan potensi biaya operasional jangka panjang yang bisa menjadi mahal jika beban kerja berjalan terus.

6. Kesimpulan

High-Performance Computing (HPC) kini esensial bagi bisnis, bertransformasi dari alat ilmiah menjadi pendorong inovasi. Kemampuannya memproses data masif dan menjalankan simulasi cepat memungkinkan perusahaan mempercepat riset, meraih wawasan pasar, dan merancang produk unggulan.

Baik melalui model on-premise yang terkontrol penuh maupun fleksibilitas cloud, HPC memberikan keunggulan kompetitif yang nyata di era digital. Kekuatan komputasi HPC harus diintegrasikan ke dalam proses bisnis agar bernilai maksimal. Di sinilah software ERP ScaleOcean dapat membantu untuk mengelola data operasional HPC.

Dengan mengintegrasikan output HPC ke dalam ERP, perusahaan dapat mengubah wawasan komputasi menjadi keputusan strategis yang dapat dieksekusi, memastikan inovasi teknologi diterjemahkan menjadi pertumbuhan bisnis yang berkelanjutan. Jangan tunda lagi pemanfaatan kekuatan HPC dan integrasi ERP. Segera jadwalkan demo gratis dan konsultasi dengan tim ahli kami.