Nisu svi razumjeli zašto su nam potrebna skupa superračunala. Možda je to show-off i rasipanje novca? Pokušajmo to shvatiti …
Objavljena je nova Top-500 ocjena najmoćnijih svjetskih superračunala. Ovaj je put američki automobil zauzeo prvo mjesto, gurajući kineskog „kolegu“. IBM je lansirao najmoćniji superračunalo, Summit, koje je naručila Nacionalna laboratorija Oak Ridge Ministarstva energetike SAD-a. Učinkovitost njegovog sustava procijenjena je na 200 petaflopa (200 kvadratnih milijardi operacija u sekundi). Dok se Kina i Sjedinjene Države bore za "medalje", ruski automobili …
… zadovoljni su samo mjestom u osmoj desetici. Ilya Plekhanov govori o svojim računalnim utrkama i novim mogućnostima najvećih svjetskih zemalja.
Nakon standardnog Linpack testa, koji bilježi operativne performanse superračunala, pravi pokazatelj američkog summita bio je 122,3 petaflopa, dok je učinak bivšeg prvaka, kineskog Sunwaya TaihuLight, bio 93 petaflopsa. Tako su Sjedinjene Države povratile dlan u najproduktivnijim superračunalima, koje je izgubila u Kini 2013. godine.
Samit procesora.
Novi američki samit sastoji se od 4.608 dvoprocesorskih IBM AC922 poslužitelja zasnovanih na 22-jezgrenim IBM Power9 procesorima, a svaki pokreće 6 NVIDIA Tesla V100 GPU-a. Unutarnje veze koriste Mellanox dual-rail EDR InfiniBand mrežu s propusnim opsegom 200 Gbps po poslužitelju. Superračunalo radi na Red Hat Enterprise Linux 7.4 operativnom sustavu. MIT Technology Review izvještava da Summit teži više od putničkog aviona i ima dva teniska terena.
Čak i prije konačnog dovršetka sustava, istraživači su pratili proračune protiv genoma tijekom kojih su zabilježili izvedbu Samita od 1,88 pretjerivanja. Ovo je prvi put u povijesti da je probijena barijera od 1 eksplozije, izjavio je Thomas Zachariah, direktor Nacionalnog laboratorija Oak Ridge. Zimi je Kina zaprijetila da će do kraja ove godine lansirati računalo s performansama od 1 eksplopsa, odnosno kvintilionom (od 10 do 18. snage) operacija u sekundi, dok su SAD prethodno izdvojile 258 milijuna dolara za stvaranje superračunala s učinkom većim od 1 ekspanzije do 2021. godine. Razvoj, kako je najavljeno u 2017. godini, provodi šest američkih tvrtki - Hewlett-Packard, IBM, Intel, NVIDIA, Cray i AMD.
Superračunalo radi zvuk:
Promotivni video:
Simbol moći zemlje
Pojava drugog superračunala svojevrsna je prestižna prekretnica i pokazatelj onoga što zemlja može učiniti, ima li resursa i vještina, proračun od stotina milijuna dolara do preko milijarde za stvaranje superračunala, postoje li energetski kapaciteti za napajanje električnom energijom, inženjerska rješenja za uklanjanje topline, imaju li svoje procesore, kvalificirano osoblje i tako dalje. Američki ministar energetike Rick Perry komentirao je pojavu na Samitu:
Pitanje nacionalne sigurnosti može se smatrati ključnim, jer Sjedinjene Države najmanje zabrinjavaju Kina želi postati vodeći u području umjetne inteligencije. Uostalom, to znači korištenje AI u vojnoj sferi.
Kineski Sunway TaihuLight, koji je zauzeo drugo mjesto, bio je proboj za Kinu u stvaranju vlastite baze računara i elemenata. Sunway TaihuLight procesori temelje se na lokalnoj arhitekturi ShenWei koju je razvio Šangajski Državni centar za dizajn visokih performansi. Sustav međuprocesorskog povezivanja čvorova, poznat kao Sunway Network, također je razvijen u Kini. Pored toga, Sunway TaihuLight ima svoju primjenu standarda paralelnog programiranja, Linux-ovog SunWay Raise OS 2.0.5 operativnog sustava. Odnosno, Kina je uspjela prevladati svoju ovisnost o američkim elementima i nametnuta ograničenja opskrbe visokotehnološkim proizvodima od 2015. godine.
Sunway TaihuLight.
U Rusiji je 2009. na Moskovskom državnom sveučilištu instalirano superračunalo Lomonosov, koje sadrži 6 654 računalnih čvorova, više od 94 000 procesorskih jezgara, i ima maksimalne performanse od 1,37 Pflopsa. Stvarne performanse sustava na Linpack testu su 674 teraflopa, što mu je omogućilo da zauzme 13. mjesto na listi Top500 najproduktivnijih računala na svijetu u lipnju 2011. godine.
U ožujku 2018. Moskovsko državno sveučilište objavilo je da je razvoj završen i pokrenut je probni rad na novom odjeljku superračunala Lomonosov-2 s maksimalnom izvedbom od 1,8 Pflops, što će mu u budućnosti omogućiti da se približi granici od 5 Pflops. Nova sekcija superračunala temelji se na višejezgrenim procesorima Intel Skylake i NVidia Pascal P100 GPU-om s hardverskom podrškom za brzi NVLink sučelje.
"Lomonosov".
U ožujku su zaposlenici Zajedničkog instituta za nuklearna istraživanja u moskovskoj regiji Dubna predstavili novo superračunalo "Govorun", koje će se koristiti za obradu podataka budućeg teškog ionskog sudara NICA. Predstava Govorun je 1 petaflops. Superračunalo se temelji na 72-jezgrenim procesorima Intel Xeon Phi 7290 i Intel Xeon Gold 6154.
Superračunala se pojavljuju u Rusiji, ali ne s takvim performansama da bi bila uvrštena u Top500 ocjenu. U siječnju ove godine Igor Chernykh, tada vršilac dužnosti voditelja Centra za kolektivnu upotrebu "Sibirski centar superračunala", Prema riječima Oleg Gorbačov, direktor korporativnih komunikacija RSK grupacija, situaciju bi mogao ispraviti nacionalni program:
Zadaci superračunala
Superračunalo je potrebno za rad s ogromnom količinom podataka i varijabli - s podacima izmjerenim u egzbajtima (10 do 18 snaga bajtova) i u jottabajtima (10 do 24. snaga bajtova). I nije riječ samo o količinama, već i brzini. Na primjer, izračunavanje meteoroloških uvjeta ispasti će besmisleno ako potraju duže od početka određenog vremenskog fenomena.
"Govornik".
Drugo je pitanje da se poteškoće javljaju ne toliko s brojem operacija u sekundi, već s izradom onih algoritama koji zahtijevaju takvu brzinu i toliki broj procesora. To jest, tehničke mogućnosti se poboljšavaju, ali trebaju i matematičke modele, punjenje softverom - razumijevanje kako i što računati.
Doktor fizikalnih i matematičkih znanosti, glavni istraživač na Institutu za primijenjenu matematiku M. V. Keldysh Andrey Kuleshov objašnjava koje su specifičnosti korištenja tehnologije superračunala:
Stoga ruski znanstvenici smatraju kako zaostajanje Rusije za Sjedinjenim Državama i Kinom u pogledu petaflopa nije tako strašno. Ključ učinkovite uporabe strojeva je visoka matematička razina i klasa stručnjaka za softver u Rusiji.
Što sada rade
Na primjer, španjolski superračunalo MareNostrum (kako su ga stari poganski Rimljani nazivali Sredozemnim morem) nalazi se u prostorijama nekadašnje kršćanske kapele Torre Girona i koristi se za izračune genetskog inženjeringa, astrofizičare, za stvaranje novih lijekova i za prognozu vremena.
Ali nije sve usredotočeno samo na velika znanstvena istraživanja. Posao također aktivno koristi superračunala. Na primjer, Ford koristi moćne automobile u testovima sudara, gdje se automobili sruše na prepreku i tonu parametara moraju se snimiti, izmjeriti i analizirati. Upotreba superračunala može smanjiti broj stvarnih automobila i srušiti troškove za trećinu, štedeći milijune dolara.
DuPont je pomoću superračunala sintetizirao novi materijal koji je nezapaljiv, otporan na koroziju i slabo toksičan. U jednom tjednu izvršeni su potrebni izračuni na superračunalu, za što su ukupno potrošili oko 5 tisuća dolara. Studija "staromodno" koštala bi najmanje 50 tisuća dolara i tri mjeseca rada.
Simulacija sudara test superračunalom, uzimajući u obzir štetu na svim elementima automobila.
Od 1990. partner turnira u Wimbledonu na polju tehnologije je američka tvrtka IBM koja organizatorima prvenstva opskrbljuje superračunalo Watson. Uz njegovu pomoć analiziraju se društvene mreže u cilju prepoznavanja pozitivnih i negativnih raspoloženja obožavatelja, komentatorima daju bilo kakve usporedne podatke iz arhive te automatiziraju marketing i PR na Internetu.
Francuska tvrtka Total u istraživanju nafte koristi superračunalo za analizu podataka o podzemlju. Modeliranje vam omogućuje da ne pribjegavate bušenju kada postoji sumnja u prisutnost ulja. U jednom takvom slučaju odustajanje od bušenja uštedjelo je tvrtki oko 80 milijuna dolara.
Što se tiče novog američkog superračunala, neki će projekti imati pristup njemu ove godine da modeliraju subatomsko ponašanje materijala, identificiraju čimbenike koji uzrokuju rak i proučavaju interakciju proteina i staničnog sustava. Glavni kupac u 2019. godini bit će Ministarstvo energetike, koje ga koristi za svoje alternativno računanje energije. Summit će se 2019. koristiti i u aplikacijama za umjetnu inteligenciju.
Uz pomoć ruskog superračunala, grupa Mehaničko-matematičkog fakulteta Moskovskog državnog sveučilišta i Instituta za primijenjenu matematiku Ruske akademije znanosti dobili su rezultate numeričkog modeliranja formiranja i razvoja vršnih vrtloga u nadzvučnim modusima, obrađeni su seizmički podaci, za potrebe RSC Energije, proračuni protoka oko svemirskog broda tijekom usporavanja u površini i usporavanja u atmosferi. Zemlja. Lomonosov je također riješio problem mase i topline za obećavajući nuklearni reaktor. U travnju su znanstvenici s Fizičkog fakulteta Sveučilišta u Moskvi istraživali različite vrste reakcija polimerizacije pomoću računalnih simulacija na superračunalu Lomonosov-2.
Montažna radnja RSC Energija.
U proljeće ove godine postalo je poznato da Rosatom i Roscosmos počinju testirati motore za novu rusku super-tešku raketu u virtualnoj stvarnosti u sklopu simulacije superračunala. Projekt je započeo još 2014. godine i koštao je gotovo 270 milijuna rubalja. 30. siječnja 2018. godine potpisan je akt prihvaćanja radova na razvoju softvera za virtualne testove.
Što može u budućnosti
Postoji mnogo opcija. Superračunala se mogu koristiti za povećanje točnosti meteoroloških predviđanja, dijagnoza, za prepoznavanje odnosa gena i raka, za simulaciju turbulencija, procesa izgaranja, za razvoj novih materijala, novih lijekova, za simulaciju rada nove tehnologije, za izračunavanje deformacija krutih tvari uzimajući u obzir procese uništavanja, kontrolu nad dronovima, modeliranje uporabe suvremenog oružja, za analizu podataka sa satelita i bespilotnih letelica, kriptografija, modeliranje učinka elektromagnetskog zračenja na kompozitne materijale (posebno na presvlakama zrakoplova), modeliranje rada mozga i tako dalje.
Superračunala će također biti uključena u profiliranje ličnosti i u implementaciju sustava prepoznavanja lica, praćenja aktivnosti i društvenog rejtinga u Kini. Prema nekim prognozama, superračunala moći će točno simulirati cjelokupni vremenski sustav Zemlje nakon što postignu performanse veće od 1 zetaflopa (1000 ekspanzija). Pojava takvih strojeva očekuje se do 2030. godine.
Sustav praćenja u Guiyang-u, Kina.
Tko ima pristup
Bitne su ne samo performanse najboljeg superračunala, već i ukupan broj strojeva u zemlji i njihova dostupnost. Što više podataka centara, što više organizacija i institucija može pristupiti njima, širi spektar zadataka može se riješiti.
U Rusiji mogućnosti samo jednog superračunarskog kompleksa Moskovskog sveučilišta trenutno koristi 2.500 stručnjaka iz 20 odjela Moskovskog državnog sveučilišta, više od 100 instituta Ruske akademije znanosti i više od 100 sveučilišta u Rusiji.
Prema projektu Top500, zemlja s najvećim brojem super-moćnih računala od lipnja ove godine je Kina: ona posjeduje 206 superračunala iz rangiranja (prije šest mjeseci bilo je 201 sustav). Istovremeno, Sjedinjene Države smanjile su svoj udio u ocjeni sa 143 sustava na 124. Ali može se primijetiti da su Sjedinjene Države u pogledu ukupnih performansi svih sustava u zemlji ovaj put prestigle Kinu. Američka ukupna produktivnost je 38,2% ukupne produktivnosti Top500, dok je Kina 29,1%.
Prosječno povećanje snage superračunala u svijetu.
Japan (36 sustava), Velika Britanija (22 sustava), Njemačka (21 sustav), Francuska (18 sustava) zaostaju za Kinom i Sjedinjenim Državama po broju superračunala.
Rusija ima četiri superračunala u rangu - jedan više nego na prethodnom popisu prije šest mjeseci. Lomonosov-2 zauzeo je 72. mjesto, računalo u Roshidrometu - 172. mjesto, Lomonosov - 326. mjesto, superračunalo u Institutu Kurchatov - 458. mjesto rejtinga.
Što je sljedeće?
Tada će napredne zemlje raditi na prevazilaženju fizičkih ograničenja postojećih superračunala. Tvrtke će se fokusirati na stvaranje tehnologija poput silicijske fotonike, neuromorfnog i kvantnog računanja, bioračunala i mobilnih računala. Primjerice, 2014. godine IBM je pokrenuo istraživačke programe u prvim područjima s obujmom sredstava od 3 milijarde dolara.
Ubrzanje razvoja novih materijala i tehnologija uz pomoć superračunala u različitim smjerovima može u konačnici dati kumulativni gigantski zamah razvoju zemalja i njihovom tehnološkom odvajanju od konkurenata. Brzi rast računalne produktivnosti naziva se čak revolucijom u razvoju civilizacije.
Ilya Plekhanov