Nem mindenki érti, miért van szükségünk drága szuperszámítógépekre. Lehet, hogy ez egy show-show és a pénz pazarlás? Próbáljuk kitalálni …
Megjelent a világ legerősebb szuperszámítógépeinek Top-500 besorolása. Ezúttal az amerikai autó vette át az első helyet, nyomja a kínai "kollégát". Az IBM elindította a legerősebb szuperszámítógépet, a Summit-ot, amelyet az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Oak Ridge Nemzeti Laboratóriuma megbízott. Rendszerének teljesítményét 200 petaflopsra becsülték (másodpercenként 200 kvadrillió műveletet). Míg Kína és az Egyesült Államok harcolnak az érmekért, addig az orosz autók …
… csak a nyolcadik tíz helyben vannak elégedettek. Ilya Plekhanov a számítástechnikai versenyről és a világ legnagyobb országainak új lehetőségeiről beszél nagy teljesítményű gépekkel.
A szuperszámítógép működési teljesítményét meghatározó standard Linpack-teszt után az amerikai csúcstalálkozó valódi mutatója 122,3 petaflops volt, míg a korábbi bajnok, a kínai Sunway TaihuLight teljesítménye 93 petaflops volt. Így az Egyesült Államok visszanyerte a tenyerét a legtermékenyebb szuperszámítógépekben, amelyeket 2013-ban elveszített Kínának.
Processzor csúcstalálkozó.
Az új amerikai csúcstalálkozó 4 608 dupla processzoros IBM AC922 szervert tartalmaz, 22 magos IBM Power9 processzorokon alapulva, mindegyik 6 NVIDIA Tesla V100 GPU-val működik. A belső kapcsolatok Mellanox kétsínű EDR InfiniBand hálózatot használnak, kiszolgálónként 200 Gbps sávszélességgel. A szuperszámítógép a Red Hat Enterprise Linux 7.4 operációs rendszeren fut. A MIT Technology Review jelentése szerint a Summit több mint egy utasszállító repülőgép, és 2 teniszpályát foglal el.
A kutatók még a rendszer végleges befejezése előtt elvégezték a genomok elleni számításokat, amelyek során feljegyezték a csúcstalálkozó 1,88 exaflopi teljesítményét. Thomas Zachariah, az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium igazgatója szerint ez a történelem során először az 1 exaflops akadályt áttörik. Télen Kína azzal fenyegetőzött, hogy ez év végére elindít egy 1 exaflops teljesítményű számítógépet, azaz másodpercenként egy kvintillion (10–18. Teljesítmény) műveleteket, míg az Egyesült Államok korábban 258 millió USD-t különített el egy szuperszámítógép létrehozására, amelynek 2021-ig több mint 1 expolopja volt. A 2017-ben bejelentett fejlesztést hat amerikai vállalat hajtja végre - a Hewlett-Packard, az IBM, az Intel, az NVIDIA, a Cray és az AMD.
Szuperszámítógép futó hangja:
Promóciós videó:
Az ország hatalmának szimbóluma
Egy másik szuperszámítógép megjelenése egyfajta tekintélyes mérföldkő és azt jelzi, hogy az ország mit tud tenni, rendelkezik-e erőforrásokkal és készségekkel, a költségvetés százmillió dollártól több mint egymilliárdig szuperszámítógép létrehozásához, van-e energiakapacitás az energiaellátáshoz, a hőelvonáshoz szükséges műszaki megoldások, vannak-e saját feldolgozóik, képzett személyzetük és így tovább? Rick Perry amerikai energiaügyi titkár kommentálta a csúcstalálkozó megjelenését:
A nemzetbiztonság kérdését lehet kulcsnak tekinteni, mivel az Egyesült Államokat legalább aggasztja Kína azon szándéka, hogy vezetővé váljon a mesterséges intelligencia területén. Végül is ez azt jelenti, hogy az AI katonai szférában történik.
A második helyen álló kínai Sunway TaihuLight áttörést jelentett Kína számára saját számítási és elembázisának létrehozásában. A Sunway TaihuLight processzorok a helyi ShenWei architektúrán alapulnak, amelyet a Shanghai State High Performance IC Design Center fejlesztett ki. A csomópontok processzorok közötti összekapcsolási rendszerét, a Sunway Network néven is kifejlesztették Kínában. Ezenkívül a Sunway TaihuLight rendelkezik a párhuzamos programozási szoftver szabvány, a Linux alapú SunWay Raise OS 2.0.5 operációs rendszer saját megvalósításával. Vagyis Kína 2015 óta képes volt leküzdeni az amerikai elemektől való függőségét és a csúcstechnológiával rendelkező termékek szállításának korlátozásait.
Sunway TaihuLight.
Oroszországban 2009-ben a Moszkvai Állami Egyetemen telepítették a Lomonosov szuperszámítógépet, amely 6 654 számítási csomópontot, több mint 94 000 processzormagot tartalmaz, és csúcsteljesítménye 1,37 Pflops. A rendszer valódi teljesítménye a Linpack tesztnél 674 teraflop, ami lehetővé tette, hogy a világ Top500 legtermékenyebb számítógépeinek listáján 2011. júniusban a 13. helyre kerüljön.
2018 márciusában a Moszkvai Állami Egyetem bejelentette, hogy a fejlesztés befejeződött, és megkezdődött a próbaüzem a Lomonosov-2 szuperszámítógép új szakaszán, amelynek csúcsteljesítménye 1,8 Pflops volt, amely a jövőben lehetővé teszi, hogy közel álljon az 5 Pflops határhoz. Az új szuperszámítógép szakasz az Intel Skylake többmagos processzorokon és az NVidia Pascal P100 GPU -kon alapul, hardveres támogatással a nagysebességű NVLink interfészhez.
„Lomonoszov”.
Márciusban a moszkvai régió Dubna városában a Közös Nukleáris Kutatóintézet alkalmazottai új szuperszámítógépet "Govorun" mutattak be, amelyet a jövőbeli NICA nehézion-ütköző adatainak feldolgozására használnak fel. A Govorun teljesítménye 1 petaflops. A szuperszámítógép 72 magos Intel Xeon Phi 7290 és Intel Xeon Gold 6154 processzorokon alapul.
A szuperszámítógépek megjelennek Oroszországban, de nem olyan teljesítménnyel, hogy bekerüljenek a Top500 besorolásba. Idén januárban, Igor Chernykh, az ICM és az MG SB RAS kollektív felhasználású központjának „Szibériai szuperszámítógép központja” akkori megbízott vezetője elmondta:
Oleg Gorbacsov, az RSK vállalatcsoport vállalati kommunikációs igazgatója szerint a helyzetet a nemzeti program javíthatja:
Szuperszámítógép-feladatok
Szuperszámítógépre van szükség ahhoz, hogy hatalmas mennyiségű adatgal és változóval dolgozzon - exabytákban (10–18 bájt teljesítmény) és yottabátokban (10–24 bájt teljesítmény) mérve. És nemcsak a volumenről, hanem a sebességről is. Például a meteorológiai feltételek kiszámítása értelmetlenné válik, ha azok hosszabb ideig tartnak, mint egy adott időjárási jelenség kezdete.
"Beszélő".
Egy másik kérdés az, hogy a nehézségek nem annyira merülnek fel a másodpercenkénti műveletek számával, hanem azoknak az algoritmusoknak a kidolgozásával, amelyek ilyen sebességet és ilyen sok processzort igényelnek. Vagyis a műszaki képességek javulnak, de matematikai modellekre, szoftvertöltésre is szükségük van - annak megértése, hogyan és mit kell számolni.
Fizikai és matematikai tudományok doktora, az Alkalmazott Matematika Intézet vezető kutatója M. V. Keldysh Andrey Kuleshov elmagyarázza a szuperszámítógép technológia alkalmazásának sajátosságait:
Ezért az orosz tudósok úgy vélik, hogy Oroszország lemaradása az Egyesült Államoktól és Kínától a petaflopsban nem olyan szörnyű. A gépek hatékony használatának kulcsa a magas matematikai szint és a szoftver-szakemberek osztálya Oroszországban.
Mit csinálnak most
Például a spanyol szuperszámítógép, a MareNostrum (ahogyan az ősi pogány rómait a Földközi-tengernek hívták) a Torre Girona volt keresztény kápolna helyiségeiben található, és géntechnikai számításokhoz, asztrofizikusokhoz, új gyógyszerek készítéséhez és az időjárás előrejelzéséhez használják.
De nem minden koncentrálódik csak a nagyszabású tudományos kutatásokra. A vállalkozások szintén aktívan használnak szuperszámítógépeket. Például a Ford nagy teljesítményű autókat használ ütközési tesztekben, ahol az autók akadályba ütköznek, és egy csomó paramétert be kell filmezni, megmérni és elemezni. A szuperszámítógép használata egyharmadával csökkenti a lezuhant valódi autók számát és a tesztelési költségeket, millió dollárt takarítva meg.
A szuperszámítógépek segítségével a DuPont új anyagot szintetizált, amely nem gyúlékony, korrózióálló és kevésbé mérgező. Egy héten elvégezték a szükséges számításokat egy szuperszámítógépen, amelyre összesen mintegy 5000 dollárt költöttek. A "régimódi módszer" tanulmánya legalább 50 ezer dollárba kerülne, három hónap munka.
Egy ütközéses teszt szimulálása egy szuperszámítógép segítségével, figyelembe véve az autó összes elemének sérüléseit.
1990 óta a Wimbledon versenyének partnere a technológia területén az amerikai amerikai vállalat, amely a bajnokság szervezőit a Watson szuperszámítógéppel látja el. Segítségével elemzik a közösségi hálózatokat a rajongók pozitív és negatív hangulatainak azonosítása érdekében, a kommentátorok számára az archívumokból származó bármilyen összehasonlító adat biztosítása, valamint a marketing és a PR automatizálása céljából az interneten.
A francia Total olajkutató vállalat szuperszámítógépet használ az altalajra vonatkozó információk elemzésére. A modellezés lehetővé teszi, hogy ne folytassa a fúrást, ha kétség merül fel az olaj jelenlétében. Az egyik ilyen esetben a fúrás elhagyása körülbelül 80 millió dollárt takarított meg a társaság számára.
Ami az új amerikai szuperszámítógépet illeti, néhány projekt az idei évben hozzáférhet ehhez az anyagok szubatomi viselkedésének modellezéséhez, a rákot okozó tényezők azonosításához, valamint a fehérjék és a sejtrendszerek kölcsönhatásának tanulmányozásához. A fő vevő 2019-ben az Energiaügyi Minisztérium lesz, amely alternatív energia számítástechnikájához használja azt. A csúcstalálkozót 2019-ben a mesterséges intelligencia alkalmazásában is felhasználják.
Egy orosz szuperszámítógép segítségével a Moszkvai Állami Egyetem Mechanikai és Matematikai Karának és az Orosz Tudományos Akadémia Alkalmazott Matematikai Intézetének csoportja eredményeket kapott a szuperszonikus üzemmódokban a csúcsörcsék kialakulásának és kialakulásának numerikus modellezéséről, szeizmikus adatokat dolgoztak fel az RSC Energia igényeire, az űrhajó körüli áramlás kiszámítását az űrhajó felszínén történő lassuláskor, a légkörben történő lassuláskor. Föld. A Lomonoszov ezenkívül megoldotta az ígéretes nukleáris reaktor tömeg- és hőátadásának problémáját. Áprilisban a Moszkvai Állami Egyetem Fizikai Karának tudósai különféle típusú polimerizációs reakciókat vizsgáltak számítógépes szimulációk segítségével a Lomonosov-2 szuperszámítógépen.
Az RSC Energia összeszerelő üzlete.
Ez év tavaszán tudomásul vált, hogy a Rosatom és a Roskosmos egy szuperszámítógép-szimuláció részeként virtuális valóságban teszteli az új orosz szuper nehéz rakéta motorjait. A projekt 2014-ben kezdődött el, és közel 270 millió rubelt fizetett. 2018. január 30-án aláírták a virtuális tesztekhez szükséges szoftverfejlesztési munkák elfogadási okmányát.
Mi lehet a jövőben?
Sok lehetőség létezik. A szuperszámítógépek felhasználhatók a meteorológiai előrejelzések, diagnózisok pontosságának növelésére, a gének és a rák közötti kapcsolat azonosítására, a turbulencia, az égési folyamatok szimulálására, új anyagok, új gyógyszerek kifejlesztésére, az új technológia munkájának szimulálására, a szilárd anyagok deformációinak kiszámítására, figyelembe véve a pusztulási folyamatokat, a drónok irányítása, a modern fegyverek felhasználásának modellezése, a műholdaktól és a drónoktól származó adatok elemzése, kriptográfia, az elektromágneses sugárzásnak a kompozit anyagokra (különösen a repülőgépek bevonataira) gyakorolt hatásainak modellezése, az agyi munka modellezése stb.
A szuperszámítógépek részt vesznek a személyiség profilozásában, az arcfelismerő rendszerek, az aktivitásfigyelés és a társadalmi besorolás Kínában történő megvalósításában is. Néhány előrejelzés szerint a szuperszámítógépek pontosan képesek lesznek szimulálni a Föld teljes időjárási rendszerét, miután 1 zetaflopot (1000 exaflops) meghaladó teljesítményt érnek el. Az ilyen gépek megjelenése 2030-ra várható.
Követési rendszer Guiyangban, Kína.
Ki fér hozzá
Nem csak a legjobb szuperszámítógép teljesítménye, hanem az országban található gépek száma és elérhetősége is számít. Minél több adatközpont van, annál több szervezet és intézmény fér hozzá hozzájuk, annál szélesebb körű feladat megoldható.
Oroszországban a Moszkvai Egyetem csak egy szuperszámítógép-komplexumának képességeit jelenleg 2500 szakember használja ki a Moszkvai Állami Egyetem 20 részlegéből, az Orosz Tudományos Akadémia több mint 100 intézetéből és több mint 100 oroszországi egyetemből.
A Top500 projekt szerint Kína az az ország, ahol ez év júniusában a legtöbb szuperhatékony számítógép van: 206 szuperszámítógép tulajdonosa (rangsorban fél évvel ezelőtt 201 rendszer volt). Ugyanakkor az Egyesült Államok 143 rendszerről 144-re csökkentette részesedését a besorolásban. De megjegyzendő, hogy az ország összes rendszerének összesített teljesítménye szempontjából az Egyesült Államok ezúttal felülmúlta Kínát. Amerika teljes termelékenysége a Top500 teljes termelékenységének 38,2% -a, míg Kína 29,1% -a.
A szuperszámítógépek teljesítményének átlagos növekedése a világon.
Japán (36 rendszer), Nagy-Britannia (22 rendszer), Németország (21 rendszer), Franciaország (18 rendszer) Kína és az Egyesült Államok mögött van a rangsorban szereplő szuperszámítógépek számát tekintve.
Oroszországnak négy szuperszámítógépe van a rangsorban - egyvel több, mint az előző listában hat hónappal ezelőtt. A Lomonosov-2 a 72. helyet, a számítógép a Roshydromet-ben - 172., a Lomonosov - a 326. helyet, a szuperszámítógép a Kurchatov Institute-ban - a besorolás 458. sora.
Mi a következő lépés?
És akkor a fejlett országok azon fognak dolgozni, hogy kiküszöböljék a meglévő szuperszámítógépek fizikai korlátait. A vállalatok olyan technológiák létrehozására összpontosítanak, mint a szilícium fotonika, a neuromorf és kvantum számítástechnika, a bio- és a celluláris számítógépek. Például 2014-ben az IBM kutatási programokat indított az első területeken, 3 milliárd dolláros finanszírozással.
Az új anyagok és technológiák fejlesztésének felgyorsítása a szuperszámítógépek segítségével különféle irányokban végső soron kumulatív óriási lendületet adhat az országok fejlődésének és technológiai különválasztásuknak a versenytársaktól. A számítógép-termelékenység gyors növekedését a civilizáció fejlődésének forradalmának is nevezik.
Ilya Plekhanov