Nu toată lumea înțelege de ce avem nevoie de niște supercomputere scumpe. Poate este un show-off și o pierdere de bani? Să încercăm să ne dăm seama …
A fost publicat un nou rating Top-500 al celor mai puternici supercomputere din lume. De această dată, mașina americană a ocupat primul loc, împingându-l pe „colegul” chinez. IBM a lansat cel mai puternic supercomputer, Summit, comandat de Departamentul SUA al Energiei Oak Ridge. Performanța sistemului său a fost estimată la 200 petaflops (200 de patruzeci de operații pe secundă). În timp ce China și Statele Unite se luptă pentru „medalii”, mașinile rusești …
… sunt mulțumiți doar de un loc în a opta zece. Ilya Plekhanov vorbește despre cursa de calcul și noile posibilități ale celor mai mari țări din lume cu mașinile lor puternice.
După testul standard Linpack, care surprinde performanța de operare a unui supercomputer, adevăratul indicator al Summit-ului american a fost 122.3 petaflops, în timp ce performanța fostului campion, China Sunway TaihuLight, a fost de 93 de petaflops. Astfel, Statele Unite au recăpătat palma în cele mai productive supercomputere, pe care le-a pierdut în China în 2013.
Summit-ul procesatorilor.
Noul Summit american constă din 4.608 servere IBM AC922 cu procesor dual, bazate pe procesoare IBM Power9 cu 22 de nuclee, fiecare alimentat de 6 GPU NVIDIA Tesla V100. Conexiunile interne utilizează o rețea EDR InfiniBand cu dublă cale ferată Mellanox cu lățime de bandă de 200 Gbps pe server. Supercomputerul rulează pe sistemul de operare Red Hat Enterprise Linux 7.4. MIT Technology Review raportează că Summit-ul cântărește mai mult decât un avion de pasageri și ocupă 2 terenuri de tenis.
Chiar înainte de finalizarea finală a sistemului, cercetătorii au efectuat calcule împotriva genomilor, timp în care au înregistrat performanța Summit-ului de 1,88 exaflops. Este pentru prima dată în istorie că 1 barieră exaflops a fost spartă, potrivit Thomas Zachariah, directorul Laboratorului Național Oak Ridge. În timpul iernii, China a amenințat să lanseze un computer cu o performanță de 1 exaflop până la sfârșitul acestui an, adică o chintilie (10 până la a 18-a putere) de operațiuni pe secundă, în timp ce Statele Unite au alocat anterior 258 milioane USD pentru a crea un supercomputer cu o performanță de peste 1 exaflop până în 2021. Dezvoltarea, așa cum a fost anunțată în 2017, este realizată de șase companii americane - Hewlett-Packard, IBM, Intel, NVIDIA, Cray și AMD.
Sunet de rulare a supercomputerului:
Video promotional:
Simbolul puterii țării
Apariția unui alt supercomputer este un fel de reper prestigios și un indicator al ceea ce poate face țara, are resursele și abilitățile, bugetul de la sute de milioane de dolari la peste un miliard pentru a crea un supercomputer, există o capacitate energetică pentru alimentarea cu energie electrică, soluții de inginerie pentru eliminarea căldurii, au proprii procesatori, personal calificat și așa mai departe. Secretarul american pentru energie, Rick Perry, a comentat aspectul Summit-ului:
Problema securității naționale poate fi considerată cheia, întrucât Statele Unite sunt cel puțin preocupate de intenția Chinei de a deveni lider în domeniul inteligenței artificiale. La urma urmei, aceasta înseamnă utilizarea AI în sfera militară.
TaihuLight-ul chinezesc Sunway, care a ocupat locul doi, a fost un progres pentru China în crearea propriei baze de calcul și element. Procesoarele Sunway TaihuLight se bazează pe arhitectura locală ShenWei dezvoltată de Centrul de Proiectare IC de înaltă performanță din Shanghai. Sistemul de interconectare inter-procesor de noduri, cunoscut sub numele de Sunway Network, a fost dezvoltat și în China. În plus, Sunway TaihuLight are propria implementare a standardului software de programare paralel, sistemul de operare SunWay Raise OS 2.0.5, bazat pe Linux. Adică, China a reușit să depășească dependența de elementele americane și restricțiile impuse la furnizarea de produse de înaltă tehnologie din 2015.
Sunway TaihuLight.
În Rusia, în 2009, supercomputerul Lomonosov a fost instalat la Universitatea de Stat din Moscova, care conține 6 654 noduri de calcul, mai mult de 94 000 de nuclee de procesor și are o performanță maximă de 1,37 Pflops. Performanța reală a sistemului la testul Linpack este de 674 de teraflop, ceea ce i-a permis să ocupă locul 13 în lista celor mai performante computere Top500 din lume în iunie 2011.
În martie 2018, Universitatea de Stat din Moscova a anunțat că dezvoltarea a fost finalizată și că operațiunea de încercare a început pe o nouă secțiune a supercomputerului Lomonosov-2 cu o performanță maximă de 1,8 Pflops, ceea ce în viitor îi va permite să se apropie de limita de 5 Pflops. Noua secțiune de supercomputere este bazată pe procesoare Intel Skylake multi-core și GPU NVidia Pascal P100 cu suport hardware pentru interfața NVLink de mare viteză.
"Lomonosov".
În martie, angajații Institutului comun de cercetare nucleară din Dubna, Regiunea Moscovei, au prezentat un nou supercomputer Govorun, care va fi utilizat pentru procesarea datelor din viitorul colizor cu ioni grei NICA. Performanța Govorun este de 1 petaflops. Supercomputerul se bazează pe procesoare Intel Xeon Phi 7290 cu 72 de nuclee și Intel Xeon Gold 6154.
Supercomputerele apar în Rusia, dar nu cu o performanță care să fie inclusă în ratingul Top500. În ianuarie a acestui an, Igor Chernykh, pe atunci șef al Centrului de Utilizare Colectivă „Centrul Supercomputerului Siberian” al ICM & MG SB RAS, a declarat:
Potrivit lui Oleg Gorbaciov, director pentru comunicații corporative ale grupului de companii RSK, situația ar putea fi corectată de programul național:
Sarcini supercomputer
Un supercomputer este necesar pentru a funcționa cu o cantitate imensă de date și variabile - cu informații măsurate în exabytes (10 până la 18a octeți de octeți), și în yottabytes (10 până la 24a octeți de octeți). Și nu este vorba doar despre volume, ci și despre viteză. De exemplu, calculele condițiilor meteorologice se vor dovedi lipsite de sens dacă durează mai mult decât debutul unui anumit fenomen meteorologic.
„Palavragiu“.
O altă întrebare este aceea că dificultățile apar nu atât cu numărul de operații pe secundă, ci cu elaborarea acelor algoritmi care necesită astfel de viteze și un astfel de număr de procesoare. Adică, capacitățile tehnice se îmbunătățesc, dar au nevoie și de modele matematice, de completare software - o înțelegere a modului și a ce să conteze.
Doctor în științe fizice și matematice, cercetător șef la Institutul de Matematică Aplicată M. V. Keldysh Andrey Kuleshov explică care sunt specificul utilizării tehnologiei supercomputerului:
Prin urmare, oamenii de știință ruși cred că întârzierea Rusiei în urma Statelor Unite și a Chinei la petaflops nu este atât de groaznică. Cheia pentru utilizarea eficientă a mașinilor este un nivel matematic ridicat și o clasă de specialiști în software în Rusia.
Ce fac ei acum
De exemplu, supercomputerul spaniol MareNostrum (cum au numit vechii romani păgâni numiți Marea Mediterană) este situat în incinta fostei capele creștine din Torre Girona și este utilizat pentru calcule de inginerie genetică, astrofizicieni, în crearea de noi medicamente și în prognoza meteo.
Dar nu totul este axat doar pe cercetări științifice la scară largă. De asemenea, afacerile utilizează în mod activ supercomputere. De exemplu, Ford folosește mașini puternice în testele de avarie, unde mașinile se prăbușesc într-un obstacol și o tonă de parametri trebuie filmate, măsurate și analizate. Utilizarea unui supercomputer poate reduce numărul de mașini reale prăbușite și testarea costurilor cu o treime, economisind milioane de dolari.
Folosind supercomputere, DuPont a sintetizat un material nou care nu este inflamabil, rezistent la coroziune și toxic. Într-o săptămână, calculele necesare au fost efectuate pe un supercomputer, pentru care au cheltuit în total aproximativ 5 mii de dolari. Studiul „modul vechi” ar costa cel puțin 50 de mii și trei luni de muncă.
Simularea unui test de avarie de către un supercomputer, ținând cont de deteriorarea tuturor elementelor mașinii.
Din 1990, partenerul turneului de la Wimbledon în domeniul tehnologiei este compania americană IBM, care oferă organizatorilor campionatului supercomputerul Watson. Cu ajutorul său, rețelele sociale sunt analizate pentru a identifica stările de spirit pozitive și negative ale fanilor, pentru a oferi comentatorilor orice date comparative din arhive și pentru a automatiza marketingul și PR-ul pe internet.
Compania franceză Total în explorarea petrolului folosește un supercomputer pentru a analiza informațiile despre subsol. Modelarea vă permite să nu recurgeți la foraj atunci când există îndoieli despre prezența uleiului. Într-un astfel de caz, abandonarea forajului a economisit compania aproximativ 80 de milioane de dolari.
În ceea ce privește noul supercomputer american, unele proiecte vor avea acces la acesta anul acesta pentru modelarea comportamentului subatomic al materialelor, identificarea factorilor care provoacă cancer și studierea interacțiunii proteinelor și sistemelor celulare. Principalul client în 2019 va fi Departamentul Energiei, care îl folosește pentru calculul său de energie alternativă. Summit-ul va fi folosit și în aplicațiile de inteligență artificială în 2019.
Cu ajutorul unui supercomputer rus, grupul Facultății de Mecanică și Matematică din Universitatea de Stat din Moscova și Institutul de Matematică Aplicată al Academiei Ruse de Științe au obținut rezultate privind modelarea numerică a formării și dezvoltării vârfurilor de vârf în moduri supersonice, s-au prelucrat date seismice, pentru nevoile RSC Energia, calculele fluxului din jurul unei nave spațiale în timpul decelerării în suprafață au fost efectuate în decelerație în suprafață. Pământ. De asemenea, Lomonosov a rezolvat problema transferului de masă și căldură pentru un reactor nuclear promițător. În aprilie, oamenii de știință de la Facultatea de Fizică a Universității de Stat din Moscova au investigat diferite tipuri de reacții de polimerizare folosind simulări computerizate pe supercomputerul Lomonosov-2.
Magazin de montaj al RSC Energia.
În primăvara acestui an, a fost cunoscut faptul că Rosatom și Roscosmos încep să testeze motoare pentru o nouă rachetă rusă super-grea, în realitate virtuală, ca parte a unei simulări a supercomputerului. Proiectul a început în 2014 și a costat aproape 270 de milioane de ruble. La 30 ianuarie 2018 a fost semnat un act de acceptare a lucrărilor privind dezvoltarea de software pentru teste virtuale.
Ce poate în viitor
Există multe opțiuni. Supercomputerele pot fi utilizate pentru a crește precizia prognozelor meteorologice, a diagnosticărilor, pentru a identifica relația dintre gene și cancer, pentru a simula turbulența, procesele de ardere, pentru a dezvolta noi materiale, medicamente noi, pentru a simula munca noii tehnologii, pentru a calcula deformările solide, luând în considerare procesele de distrugere, controlul dronelor, modelarea folosirii armelor moderne, pentru analiza datelor de la sateliți și drone, criptografie, modelarea efectului radiațiilor electromagnetice asupra materialelor compuse (în special, asupra acoperirilor aeronavelor), modelarea muncii creierului ș.a.
Supercomputerii vor fi, de asemenea, implicați în profilarea personalității și implementarea sistemelor de recunoaștere a feței, monitorizarea activității și ratingul social în China. Conform unor prognoze, supercomputerele vor putea simula cu exactitate întregul sistem meteorologic al Pământului după ce vor atinge performanțe care depășesc 1 zetaflop (1000 exaflop). Apariția unor astfel de mașini este așteptată până în 2030.
Sistem de urmărire în Guiyang, China.
Cine are acces
Nu contează doar performanța celui mai bun supercomputer, ci și numărul total de mașini din țară și disponibilitatea acestora. Cu cât sunt mai multe centre de date, cu atât mai multe organizații și instituții pot avea acces la acestea, o gamă mai largă de sarcini poate fi rezolvată.
În Rusia, capabilitățile unui singur complex de supercomputere al Universității din Moscova sunt utilizate în prezent de 2.500 de specialiști din 20 de divizii ale Universității de Stat din Moscova, mai mult de 100 de institute ale Academiei Ruse de Științe și mai mult de 100 de universități din Rusia.
Conform proiectului Top500, țara cu cel mai mare număr de computere super-puternice din iunie a acestui an este China: deține 206 supercomputere din clasament (acum șase luni existau 201 sisteme). În același timp, Statele Unite și-au redus cota din rating de la 143 de sisteme la 124. Dar se poate remarca faptul că, din punct de vedere al performanței totale a tuturor sistemelor din țară, Statele Unite au depășit China de această dată. Productivitatea totală a Americii este 38,2% din productivitatea totală a Top500, în timp ce China este de 29,1%.
Creșterea medie a puterii supercomputerelor din lume.
Japonia (36 sisteme), Marea Britanie (22 sisteme), Germania (21 sisteme), Franța (18 sisteme) se află în spatele Chinei și Statelor Unite în ceea ce privește numărul de supercomputere.
Rusia are patru supercomputere în clasament - unul mai mult decât în lista precedentă, acum șase luni. Lomonosov-2 a ocupat locul 72, un computer în Roshydromet - 172, Lomonosov - 326 poziție, un supercomputer în Kurchatov Institute - 458a linie de rating.
Ce urmeaza?
Și atunci țările avansate vor lucra pentru a depăși limitările fizice ale supercomputerelor existente. Companiile se vor concentra pe crearea de tehnologii precum fotonica de siliciu, calculul neuromorf și cuantic, biocomputerele și calculatoarele celulare. De exemplu, în 2014, IBM a lansat programe de cercetare în primele domenii cu un volum de finanțare de 3 miliarde de dolari.
Accelerarea dezvoltării de noi materiale și tehnologii cu ajutorul supercomputatorilor în diferite direcții poate da un impuls gigant cumulativ dezvoltării țărilor și separarii lor tehnologice de concurenți. Creșterea rapidă a productivității computerizate este chiar numită revoluție în dezvoltarea civilizației.
Ilya Plekhanov
