Ne visi supranta, kodėl mums reikia brangių superkompiuterių. Gal tai šou ir pinigų švaistymas? Pabandykime išsiaiškinti …
Paskelbtas naujas galingiausių pasaulyje superkompiuterių reitingas „Top-500“. Šį kartą pirmą vietą užėmė amerikietiškas automobilis, stumiantis Kinijos „kolegą“. IBM pristatė galingiausią superkompiuterį „Summit“, kurį užsakė JAV energetikos departamento Oak Ridžo nacionalinė laboratorija. Jo sistemos veikimas įvertintas 200 petaflops (200 kvadrilijonų operacijų per sekundę). Kol Kinija ir JAV kovoja dėl „medalių“, rusiški automobiliai …
- „Salik.biz“
… patenkinti tik vieta aštuntame dešimtuke. Ilja Plekhanovas pasakoja apie skaičiavimo lenktynes ir naujas didžiausių pasaulio šalių galimybes savo galingomis mašinomis.
Atlikus standartinį „Linpack“testą, kuris atspindi superkompiuterio veikimą, tikrasis Amerikos viršūnių susitikimo rodiklis buvo 122,3 petaflopo, o buvusio čempiono, Kinijos „Sunway TaihuLight“, našumas buvo 93 petaflopai. Taigi JAV susigrąžino delną produktyviausiuose superkompiuteriuose, kuriuos ji prarado Kinijai 2013 m.
Procesorių viršūnių susitikimas.
Naująjį JAV viršūnių susitikimą sudaro 4 608 dviejų procesorių „IBM AC922“serveriai, kurių pagrindą sudaro 22 branduolių „IBM Power9“procesoriai, kurių kiekvieną maitina 6 NVIDIA „Tesla V100“GPU. Vidiniai ryšiai naudoja „Mellanox“dviejų bėgių EDR InfiniBand tinklą su 200 Gbps pralaidumo vienam serveriui. Superkompiuteris veikia „Red Hat Enterprise Linux 7.4“operacinėje sistemoje. „MIT Technology Review“praneša, kad viršūnių susitikimas sveria daugiau nei keleivinis lėktuvas ir užima 2 teniso kortus.
Net iki galutinio sistemos sukūrimo tyrėjai atliko skaičiavimus pagal genomus, kurių metu jie užfiksavo viršūnių susitikimo 1,88 egzempliorių našumą. Pasak „Oak Ridge“nacionalinės laboratorijos direktoriaus Thomaso Zachariaho, tai yra pirmas kartas istorijoje, kai buvo pramušta 1 egzemplioriaus užtvara. Žiemą Kinija pagrasino iki šių metų pabaigos paleisti kompiuterį, kurio našumas būtų 1 galinis, tai yra kvintiliumas (nuo 10 iki 18 galios) operacijų per sekundę, tuo tarpu JAV anksčiau skyrė 258 milijonus JAV dolerių, kad iki 2021 m. Sukurtų superkompiuterį, kurio našumas būtų didesnis nei 1. Kūrimą, kaip paskelbta 2017 m., Vykdo šešios Amerikos kompanijos - „Hewlett-Packard“, IBM, „Intel“, NVIDIA, „Cray“ir AMD.
Superkompiuterio veikimo garsas:
Reklaminis vaizdo įrašas:
Šalies galios simbolis
Kito superkompiuterio atsiradimas yra savotiškas prestižinis etapas ir rodiklis, ką šalis gali padaryti, ar ji turi išteklių ir įgūdžių, ar biudžetas nuo šimtų milijonų dolerių iki daugiau nei milijardo kainuoja superkompiuterio sukūrimui, ar yra energijos tiekimas energijos tiekimui, inžineriniai šilumos šalinimo sprendimai, ar jie turi savo procesorius, kvalifikuotus darbuotojus ir pan. JAV energetikos sekretorius Rickas Perry pakomentavo aukščiausiojo lygio susitikimą:
Būtent nacionalinio saugumo klausimas gali būti laikomas pagrindiniu, nes JAV bent kiek nerimauja Kinijos ketinimas tapti lyderiu dirbtinio intelekto srityje. Galų gale, tai reiškia AI naudojimą karinėje srityje.
Kinijos „Sunway TaihuLight“, kuri užėmė antrąją vietą, buvo proveržis Kinijai sukuriant savo skaičiavimo ir elementų bazę. „Sunway TaihuLight“procesoriai yra pagrįsti vietine „ShenWei“architektūra, kurią sukūrė Šanchajaus valstijos aukštos kokybės IC projektavimo centras. Taip pat Kinijoje buvo sukurta mazgų tarpprocesorinio ryšio sistema, žinoma kaip „Sunway Network“. Be to, „Sunway TaihuLight“turi savo įdiegtą lygiagretaus programavimo programinės įrangos standartą, „Linux“pagrįstą „SunWay Raise OS 2.0.5“operacinę sistemą. Tai yra, Kinija sugebėjo įveikti savo priklausomybę nuo Amerikos elementų ir nuo 2015 m. Nustatytus aukštųjų technologijų produktų tiekimo apribojimus.
„Sunway TaihuLight“.
Rusijoje 2009 m. Maskvos valstybiniame universitete buvo įdiegtas superkompiuteris „Lomonosov“, kurį sudaro 6 654 skaičiavimo mazgai, daugiau nei 94 000 procesoriaus branduolių, o jo didžiausias našumas yra 1,37 Pflops. Realus sistemos „Linpack“testo našumas yra 674 teraflopai, o tai leido 2011 m. Birželio mėn. Užimti 13 vietą produktyviausių pasaulio kompiuterių sąraše „Top500“.
2018 m. Kovo mėn. Maskvos valstybinis universitetas paskelbė, kad kūrimas buvo baigtas ir pradėta bandomoji operacija naujame „Lomonosov-2“superkompiuterio skyriuje, kurio didžiausias našumas yra 1,8 Pflops, kuris ateityje leis jam priartėti prie 5 Pflops ribos. Naujas superkompiuterio skyrius yra pagrįstas „Intel Skylake“daugiagysliais procesoriais ir „NVidia Pascal P100 GPU“su aparatūros palaikymu greitajai NVLink sąsajai.
„Lomonosovas“.
Kovo mėnesį Jungtinio branduolinių tyrimų instituto, esančio Dubnoje, Maskvos srityje, darbuotojai pristatė naują „Govorun“superkompiuterį, kuris bus naudojamas būsimo NICA sunkiųjų jonų kolliderio duomenims apdoroti. „Govorun“spektaklis yra 1 petaflopas. Superkompiuteris remiasi 72 branduolių „Intel Xeon Phi 7290“ir „Intel Xeon Gold 6154“procesoriais.
Superkompiuteriai pasirodo Rusijoje, tačiau nėra tokie efektyvūs, kad būtų įtraukti į „Top500“reitingą. Šių metų sausį tuometinis ICM ir MG SB RAS Kolektyvinio naudojimo centro „Sibiro superkompiuterių centras“vadovas Igoris Černychas sakė:
RSK įmonių grupės korporatyvinės komunikacijos direktoriaus Olego Gorbačiovo teigimu, situaciją galėtų ištaisyti nacionalinė programa:
Superkompiuterio užduotys
Norint dirbti su didžiuliu duomenų ir kintamųjų kiekiu, reikalingas superkompiuteris - turint informaciją, išmatuotą eksabitatuose (nuo 10 iki 18 baitų galios) ir yotabatuose (nuo 10 iki 24 baitų galios). Ir tai ne tik apie tūrį, bet ir apie greitį. Pvz., Meteorologinių sąlygų skaičiavimai bus beprasmiai, jei jie užtruks ilgiau nei tam tikro oro reiškinio pradžia.
„Kalbėtojas“.
Kitas klausimas yra tas, kad sunkumų kyla ne tiek dėl operacijų skaičiaus per sekundę, kiek dėl to, kad būtų sukurti tie algoritmai, kuriems reikia tokio greičio ir tokio skaičiaus procesorių. T. y., Tobulėja techninės galimybės, tačiau jiems taip pat reikia matematinių modelių, programinės įrangos užpildymo - supratimo, kaip ir ką skaičiuoti.
Fizinių ir matematikos mokslų daktaras, Taikomosios matematikos instituto vyriausiasis mokslo darbuotojas M. V. Keldysh Andrey Kuleshov paaiškina, kokia yra superkompiuterio technologijos naudojimo specifika:
Todėl Rusijos mokslininkai mano, kad Rusijos atsilikimas nuo JAV ir Kinijos petaflopuose nėra toks baisus. Raktas į efektyvų mašinų naudojimą yra aukštas matematinis lygis ir programinės įrangos specialistų klasė Rusijoje.
Ką jie dabar daro
Pavyzdžiui, Ispanijos superkompiuteris „MareNostrum“(kaip senovės pagonių romėnai vadino Viduržemio jūra) yra buvusios krikščionių koplyčios Torre Girona patalpose ir yra naudojamas genetinės inžinerijos skaičiavimams, astrofizikams, kuriant naujus vaistus ir prognozuojant orus.
Tačiau ne viskas sutelkta tik į didelio masto mokslinius tyrimus. Verslas taip pat aktyviai naudojasi superkompiuteriais. Pavyzdžiui, „Ford“susidūrimų bandymuose naudoja galingus automobilius, kai automobiliai patenka į kliūtį ir turi būti nufilmuota, išmatuota ir išanalizuota daugybė parametrų. Naudojant superkompiuterį galima trečdaliu sumažinti sudužusių automobilių skaičių ir bandymo išlaidas, sutaupant milijonus dolerių.
Naudodamas superkompiuterius, „DuPont“susintetino naują medžiagą, kuri yra nedegi, atspari korozijai ir mažai toksiška. Per vieną savaitę superkompiuteriui buvo atlikti būtini skaičiavimai, kuriems iš viso jie išleido apie 5 tūkstančius dolerių. Tyrimas „senamadišku būdu“kainuotų mažiausiai 50 tūkstančių dolerių ir trijų mėnesių darbas.
Avarijos testo modeliavimas superkompiuteriu atsižvelgiant į visų automobilio elementų pažeidimus.
Nuo 1990 m. Vimbldono turnyro partneris technologijų srityje yra amerikiečių įmonė IBM, kuri čempionato organizatoriams teikia superkompiuterį „Watson“. Jo pagalba analizuojami socialiniai tinklai, siekiant nustatyti teigiamas ir neigiamas gerbėjų nuotaikas, komentatoriams pateikti bet kokius palyginamus duomenis iš archyvų ir automatizuoti rinkodarą bei PR internete.
Prancūzijos kompanija „Total in nafta“tyrime naudoja superkompiuterį, kad analizuotų informaciją apie podirvį. Modeliavimas leidžia nesiimti gręžimo, kai kyla abejonių dėl aliejaus buvimo. Vienu tokiu atveju atsisakymas gręžimo įmonei išgelbėjo apie 80 milijonų dolerių.
Kalbant apie naująjį Amerikos superkompiuterį, kai kurie projektai šiais metais turės prieigą prie jo, norėdami modeliuoti medžiagų subatominį elgesį, nustatyti vėžį sukeliančius veiksnius ir ištirti baltymų bei ląstelių sistemų sąveiką. Pagrindinis klientas 2019 m. Bus Energetikos departamentas, kuris jį naudoja savo alternatyviosios energijos skaičiavimui. Aukščiausiojo lygio susitikimas taip pat bus naudojamas dirbtinio intelekto programose 2019 m.
Pasitelkę rusų superkompiuterį, Maskvos valstybinio universiteto Mechanikos ir matematikos fakulteto ir Rusijos mokslų akademijos Taikomosios matematikos instituto grupė įgijo viršgarsinio režimo viršūninių sūkurių formavimo ir raidos skaitmeninio modeliavimo rezultatus, buvo apdoroti seisminiai duomenys, skirti „RSC Energia“poreikiams, buvo apskaičiuoti srautai aplink erdvėlaivį, atliekant nusileidimą atmosferoje ir lėtėjant atmosferai. Žemė. Lomonosovas taip pat išsprendė perspektyvaus branduolinio reaktoriaus masės ir šilumos perdavimo problemą. Balandžio mėnesį Maskvos valstybinio universiteto Fizikos fakulteto mokslininkai ištyrė įvairius polimerizacijos reakcijų tipus, naudodamiesi kompiuterio „Lomonosov-2“superkompiuterio modeliavimu.
„RSC Energia“surinkimo parduotuvė.
Šių metų pavasarį tapo žinoma, kad „Rosatom“ir „Roskosmos“pradeda išbandyti naujos rusiškos ypač sunkiosios raketos variklius virtualioje realybėje kaip superkompiuterio modeliavimo dalį. Projektas prasidėjo dar 2014 m. Ir kainavo beveik 270 milijonų rublių. 2018 m. Sausio 30 d. Buvo pasirašytas virtualių bandymų programinės įrangos kūrimo darbų priėmimo aktas.
Kas gali ateityje
Yra daugybė variantų. Superkompiuteriai gali būti naudojami siekiant padidinti meteorologinių prognozių, diagnozių tikslumą, nustatyti genų ir vėžio ryšį, modeliuoti turbulenciją, degimo procesus, kurti naujas medžiagas, naujus vaistus, modeliuoti naujos technologijos darbą, apskaičiuoti kietųjų medžiagų deformacijas, atsižvelgiant į sunaikinimo procesus, dronų kontrolė, modernių ginklų naudojimo modeliavimas, analizuojant palydovų ir dronų duomenis, kriptografija, modeliuojamas elektromagnetinės spinduliuotės poveikis kompozicinėms medžiagoms (ypač orlaivių dangoms), modeliuojamas smegenų darbas ir pan.
Superkompiuteriai taip pat bus įtraukti į asmenybės profiliavimą ir veido atpažinimo sistemų diegimą, veiklos stebėjimą ir socialinį įvertinimą Kinijoje. Remiantis kai kuriomis prognozėmis, superkompiuteriai galės tiksliai imituoti visą Žemės orų sistemą po to, kai jų našumas bus didesnis nei 1 zetaflopas (1000 pavyzdžių). Tikimasi, kad tokios mašinos pasirodys iki 2030 m.
Stebėjimo sistema Guijange, Kinijoje.
Kas turi prieigą
Svarbu ne tik geriausio superkompiuterio našumas, bet ir bendras šalies mašinų skaičius bei jų prieinamumas. Kuo daugiau duomenų centrų, tuo daugiau organizacijų ir institucijų gali prie jų prieiti, tuo platesnį užduočių spektrą galima išspręsti.
Rusijoje tik vieno Maskvos universiteto superkompiuterio komplekso galimybes šiuo metu naudoja 2500 specialistų iš 20 Maskvos valstybinio universiteto padalinių, daugiau nei 100 Rusijos mokslų akademijos institutų ir daugiau nei 100 Rusijos universitetų.
Remiantis „Top500“projektu, šalis, kurioje nuo šių metų birželio yra daugiausiai galingų kompiuterių, yra Kinija: jai priklauso 206 superkompiuteriai iš reitingo (prieš šešis mėnesius buvo 201 sistema). Tuo pat metu JAV sumažino savo dalį reitinge nuo 143 sistemų iki 124. Tačiau galima pastebėti, kad kalbant apie bendrą visų šalies sistemų veikimą, JAV šįkart aplenkė Kiniją. Bendras Amerikos produktyvumas sudaro 38,2% viso „Top500“produktyvumo, o Kinijos - 29,1%.
Vidutinis superkompiuterių galios padidėjimas pasaulyje.
Japonija (36 sistemos), Didžioji Britanija (22 sistemos), Vokietija (21 sistema), Prancūzija (18 sistemų) atsilieka nuo Kinijos ir JAV pagal superkompiuterių skaičių.
Rusija reitinge turi keturis superkompiuterius - vienu daugiau nei ankstesniame sąraše prieš šešis mėnesius. „Lomonosov-2“užėmė 72 vietą, kompiuteris „Roshydromet“- 172, „Lomonosov“- 326 vietą, superkompiuteris Kurchatovo institute - 458 reitingo eilutė.
Kas toliau?
Tada pažengusios šalys stengsis įveikti esamų superkompiuterių fizinius apribojimus. Bendrovės daugiausiai dėmesio skirs tokioms technologijoms kaip silicio fotonika, neuromorfinis ir kvantinis skaičiavimas, biokompiuteriai ir koriniai kompiuteriai. Pavyzdžiui, 2014 m. IBM pradėjo tyrimų programas pirmose srityse, kurių finansavimo apimtis siekė 3 milijardus dolerių.
Pagreitėjęs naujų medžiagų ir technologijų kūrimas, naudojantis superkompiuteriais įvairiomis kryptimis, galų gale gali duoti bendrą impulsą šalių plėtrai ir jų technologiniam atsiskyrimui nuo konkurentų. Spartus kompiuterių produktyvumo augimas netgi vadinamas civilizacijos vystymosi revoliucija.
Ilja Plekhanovas