W USA powstają dwa najpotężniejsze superkomputery na świecie

Departament Energii Stanów Zjednoczonych przedstawił plany zbudowania dwóch superkomputerów akcelerowanych przez procesory graficzne. Nowe systemy mają zapewnić przynajmniej trzykrotnie większą wydajność od tej, jaką cechuje się obecnie najpotężniejszy superkomputer na świecie, czyniąc w ten sposób kolejny krok do celu, jakim jest zbudowanie komputera o eksaskalowej mocy obliczeniowej.

Inwestycje w superkomputery Summit i Sierra pozwolą Stanom Zjednoczonym osiągnąć większą niezależność energetyczną, uzyskać rozwiązania pozwalające ograniczyć zmiany klimatyczne, tworzyć konstrukcje zużywające mniej paliw, przewidywać kataklizmy, zwiększyć bezpieczeństwo przechowywania materiałów nuklearnych oraz konkurencyjność gospodarczą.

Superkomputery, które zostaną uruchomione w 2017 roku, będą oparte na nowej generacji serwerów IBM POWER z akceleratorami graficznymi Nvidia Tesla oraz technologii Nvidia NVLink, zapewniającej szybkie połączenie pomiędzy procesorami graficznymi. Systemy te stanowią pierwszy istotny krok we współpracy firm IBM i Nvidii, która opiera się ona działaniach w ramach fundacji OpenPOWER, będącej otwartą społecznością zajmującą się rozwojem nowoczesnych rozwiązań informatycznych nowej generacji dla wysokowydajnych systemów obliczeniowych i korporacyjnych centrów danych.

Na uwagę zasługuje też wykorzystanie technologii Nvidia NVLink. Jest to superszybkie łącze, zaimplementowane w akceleratorach graficznych Nvidia i procesorach centralnych IBM POWER, które będą napędzać nowe superkomputery. NVLink umożliwia wymianę danych pomiędzy procesorami graficznymi i centralnymi z prędkością od pięciu do dwunastu razy większą niż obecnie i umożliwi docelowo stworzenie superkomputerów działających od 50 do 100 razy szybciej niż dzisiejsze najszybsze systemy.

Systemy zostaną także wyposażone w procesory graficzne oparte na architekturze Volta, które zapewnią znacznie wyższą wydajność od obecnej architektury Maxwell i następującej po niej architekturze Pascal. Akceleratory graficzne firmy Nvidia, które zapewniają znacznie wyższą wydajność obliczeniową niż jakiekolwiek urządzenia dostępne obecnie na rynku, będą generować ponad 90% szczytowej mocy obliczeniowej w superkomputerach Summit i Sierra.

Superkomputer „Summit”, który zostanie zainstalowany w Oak Ridge National Laboratory, będzie w stanie osiągnąć wydajność szczytową od 150 do 300 PFLOPS i będzie wykorzystywany do otwartych badań naukowych. Oznacza to, że naukowcy w całego świata będą mogli składać zgłoszenia o dostęp do systemu. Nowy system podniesie także poprzeczkę w zakresie efektywności energetycznej, gdyż zapewni od 5 do 10 razy większą wydajność niż Titan, zużywając przy tym jedynie 10% więcej mocy.

Sierra osiągnie od 5 do 10 razy większą wydajność obliczeniową od używanego obecnie w laboratorium Lawrence Livermore superkomputera „Seqouia”, który może się pochwalić mocą 20 PFLOPS. Nowy system będzie wykorzystywany w ramach programu Narodowej Agencji Bezpieczeństwa Nuklearnego (National Nuclear Security Administration) do zapewnienia bezpieczeństwa i skuteczności amerykańskich nuklearnych środków odstraszających, bez konieczności ich testowania, co ma ograniczyć rozprzestrzenianie broni masowego rażenia na całym świecie.

Obydwa systemy będą znacznie szybsze zarówno od obecnego amerykańskiego lidera wydajności, czyli superkomputera „Titan” znajdującego się w laboratorium Oak Ridge i osiągającego 27 PFLOPS mocy szczytowej, jak i najszybszego na świecie „Tianhe-2” z Chińskiego Narodowego Laboratorium Superkomputerowego w Kantonie, osiągającego 55 PFLOPS mocy szczytowej.

„Dzisiejsza nauka pozwala nam tworzyć technologie przyszłości”, powiedział Jen-Hsun Huang, prezes i współzałożyciel firmy Nvidia. „Naukowcy rozwiązują obecnie problemy o niezmiernym stopniu skomplikowania, zarówno w skali kwantowej jak i globalnej. Ich praca wymaga coraz potężniejszych superkomputerów. Rozwój akceleratorów graficznych utorował drogę do stworzenia komputerów zdolnych do wykonywania obliczeń w skali eksaskalowej, dając naukowcom narzędzie umożliwiające osiągnięcie niewyobrażalnych odkryć.”

Oczekuje się, że superkomputery eksaskalowe umożliwią postęp w wielu dziedzinach nauki, techniki i przemysłu, w tym na stworzenie nowych leków, odkrycie tajników ludzkiego mózgu, łagodzenie wpływów zmian klimatycznych i uzyskania większej wiedzy na temat pochodzenia wszechświata. Jednakże jednym z największych wyzwań przy projektowaniu systemów eksaskalowych jest konieczność zwiększenia wydajności przy możliwie jak najmniejszym zużyciu energii, a akceleratory graficzne doskonale się do tego nadają. Eksaskalowy superkomputer zbudowany z najnowszych akceleratorów firmy Nvidia będzie zużywać 5 razy mniej energii niż porównywalny system oparty na procesorach o architekturze x86. Dzięki takiej efektywności projektanci superkomputerów mogą tworzyć znacznie wydajniejsze konstrukcje.

Źródło: Nvidia