NASA szuka pomocy wśród programistów - by superkomputer Plejady działał szybciej

Plejady to jeden z najszybszych superkomputerów na świecie. W listopadowym zestawieniu TOP500 zajmuje 13 miejsce z teoretyczną szczytową mocą obliczeniową na poziomie 7 petaflopów. Sam komputer ma już swoje lata (ruszył w 2008 roku), wykorzystuje obecnie układy Intel Xeon E5 z generacji SandyBridge, Ivy Bridge (tych jest najwięcej), Haswell i Broadwell. Pewne wsparcie zapewniają dodatkowe szafy z jednostkami NVIDIA i Intel Xeon Phi. Nie jest zaskoczeniem, że Plejady nie zaspokajają apetytu NASA na moc obliczeniową, który w zasadzie jest nieograniczony.

Od Craya do Plejad

Za kwestię zarządzania infrastrukturą obliczeniową odpowiada oddział NAS (NASA Advanced Supercomputing), który rozpoczął funkcjonowanie już w 1983 roku. Początkowo stosowano komputery Cray, potem zawierzono architekturze Intel (dostawcą sprzętu jest SGI, które w swoim czasie przejęło cześć aktywów Cray Research).

Stosowano i stosuje się do dziś oprogramowanie UNIX i Linux. Obliczenia przeprowadzane przez NASA pomagały ocenić zachowanie wahadłowców i innych pojazdów kosmicznych (ale także zwykłych samolotów), ocenić ich własności aerodynamiczne, termiczne. Dziś oprócz obliczeń związanych z misjami NASA wykorzystuje swój superkomputer także do symulacji zjawisk naturalnych i astronomicznych.

Superkomputer Plejady w 2015 roku

W roku 2008 ówczesny komputer Columbia osiągnął apogeum swoich możliwości i moc 83 teraflopów. Zastąpiony został w kolejnych latach przez superkomputer Plejady (ang: Pleiades), który już w listopadzie 2008 roku zajął 3 miejsce w zestawieniu TOP500 z mocą obliczeniową prawie 6 razy wyższą niż poprzednik. Dziś Plejady to komputer klasy petaflopowej, sklasyfikowany tuż za pierwszą dziesiątką rankingu TOP500. Columbia została wycofana z użytku w 2013 roku.

Superkomputer Elektra pomoże Plejadom, ale...

Perspektywiczne myślenie, każe planować z wyprzedzeniem wielu dekad, a nie tylko najbliższych lat. Dlatego NASA już dziś planuje stworzenie superkomputerowej modularnej infrastruktury. Jej zaczątkiem jest sklasyfikowana obecnie na 96 miejscu wspomnianego rankingu Elektra.

Jej moc obliczeniowa 1,1 petaflopa jest niższa niż Plejad, ale to nowsza konstrukcja (wyłącznie architektura Intel Broadwell) o około 2 razy większej efektywności (2,5 gigaflopa/wat). Zamiast chłodzenia wodnego stosuje się tu chłodzenie powietrzne, co wpływa na obniżenie kosztów eksploatacji.

Elektra przejmie z czasem część obliczeń, które wykonują Plejady, ale NASA ani myśli się poddawać w przypadku tego ostatniego superkomputera. Nowych serwerów SGI ICE nie będzie, ale przecież nie tylko sprzęt decyduje o efektywności obliczeń. Pozostaje jeszcze oprogramowanie.

...najpierw sprawy w swoje ręce wezmą koderzy

NASA wraz TopCoder uruchomiła inicjatywę HPFCC czyli High Performance Computing Challenge. Jej celem jest zdobycie wsparcia najlepszych koderów zaznajomionych z pakietem narzędziowym FUN3D (służy on NASA do rozwiązywania nieliniowych cząstkowych równań różniczkowych, stosowanych między innymi w dynamice płynów).

Pula nagród w konkursie, do którego zgłoszenia należy składać do 29 czerwca na stronie HeroX (tam też znajdują sie dalsze szczegóły), wynosi 55 tysięcy dolarów. Będzie podzielona na kilka nagród po 15, 10 i 5 tysięcy.

Rolę dokładnych i wymagających komputerowo obliczeń pokazuje niejeden film s-f. Wzmianka o Plejadach pojawiła się w filmie Marsjanin. 

Czego NASA oczekuje od koderów? Zaproponowania optymalizacji kodu w taki sposób, by przy wykorzystaniu obecnej infrastruktury sprzętowej, czyli superkomputera Plejady, dało się przeprowadzać obliczenia co najmniej 10 razy szybciej (w szczególnych wypadkach nawet do 1000 razy szybciej). I to bez spadku precyzji podawanych wyników.

Źródło: NASA, UniverseToday, inf. własna