САЩ преминават към „екза” суперкомпютри

Суперкомюютърът Titan в лабораторията Оак Ридж с максимална производителност 27 петафлопа скоро ще бъде наследен от няколко пъти по-мощна система

Американското министерство на енергетиката планира да внедри два суперкомпютъра, базирани на графични ускорители, с производителност около 3 пъти по-висока от тази на съществуващите до момента системи. Това ще доведе до по-бързо достигане на дългоочакваната цел: преминаване към стойности от порядъка „екза” в изчислителната мощност.

Базирани на GPU ускорители Nvidia Tesla и високоскоростна технология Nvidia NVLink, въведена в сървърите от ново поколение IBM Power, суперкомпютрите ще влязат в експлоатация през 2017 г., съобщи графичният разработчик Nvidia.

Системата Summit, дело на националната лаборатория Оак Ридж, ще има изчислителна мощ от 150-300 петафлопа, която ще бъде използвана за научни програми. Втората система, наречена Sierra, ще надвишава 100 петафлопа и ще има особено важна роля в разработването на програми за ядрена сигурност, инициирана от Националната лаборатория Лорънс Ливърмор.

Двете системи значително ще надхвърлят производителността на досегашния шампион на САЩ – суперкомюютъра Titan в лабораторията Оак Ридж, който поддържа максимална скорост от 27 петафлопа, както и тази на най-бързия суперкомпютър до момента – Tianhe-2 на Националния център по суперкомпютри в Гуанджоу, Китай, достигащ максималната изчислителна мощ от 55 петафлопа.

„Учените се изправят пред все по-впечатляващи предизвикателства, както на квантово, така и на галактическо ниво. Тяхната работа се основава на използването на все по-бързи суперкомпютри. Чрез GPU ускорителите ние открихме пътя към изчислителните възможности от порядъка екза, които предлагат на учените възможности за невероятни открития”, коментира Джен-Сун Хуанг, главен изпълнителен директор на Nvidia.

САЩ инвестират в суперкомпютърните системи Summit и Sierra, за да повишат енергийната независимост на страната, както и за нови открития, които да допринесат за спиране на измененията на климата, повишаване на горивната ефективност, методи за предотвратяване на природните бедствия, по-голяма безопасност при съхранението на ядрен материал и др.

Разработването на тези системи с подкрепата на Фондация OpenPower – отворена общност за революционни компютърни решения, е първата важна точка от партньорството между IBM и Nvidia. Новите технологии ще ускоряват прогреса към изчисленията от тип екза.

Общността на суперкомпютрите работи от години върху изграждане на екза компютърни системи, които могат да правят декалион операции (или 10 на 18-та степен) с плаваща запетая в секунда, известни накратко като FLOPS (флоп е еквивалент на математическа операция за умножение на две числа).

Summit и Sierra са следваща стъпка към еволюцията към екза изчисления, благодарение на уникални технологии. Първата от тях е Nvidia NVLink, която позволява обмен на данни между GPU и CPU със скорост от 5 до 12 пъти по-високи от достъпните в момента. Суперкомпютрите на нейна база ще са от 50 до 100 пъти по-бързи от днешните машини.

Новите системи ще стъпят на архитектура GPU Volta, разработена от Nvidia, която е много по-мощна от архитектурата Maxwell, използвана в момента. GPU-тата на Nvidia ще осигурят на Summit и Sierra над 90% от максималния капацитет за извършване на операции с плаваща запетая в секунда.

Summit, също като Titan, ще бъде посветен на отворени научни проекти, което означава, че изследователи от целия свят ще имат възможност да използват системата. Суперкомпютърът ще има от 5 до 10 пъти по-голяма изчислителна мощност от тази на Titan и ще използва само 10% повече енергия.

Втората машина, Sierra, ще има изчислителна мощност до 10 пъти по-голяма от тази на най-бързата система, която в момента се използва от Лорънс Ливърмор – Sequoia, която може да достигне 20 петафлопа. Sierra ще се използва от Националната програма за ядрена сигурност на САЩ, за да гарантира безопасността и ефикасността на програмата за ядрено разоръжаване, без необходимост от тестове.

Основното предизвикателство за постигане на „eкза” изчисления е изграждането на системи с по-висока изчислителна мощност и минимална консумация на енергия – проблем, който може да бъде решен чрез използване на GPU ускорители, посочиха от Nvidia.