Ne visi saprot, kāpēc mums nepieciešami daži dārgi superdatori. Varbūt tā ir demonstrācija un naudas izšķiešana? Mēģināsim to izdomāt …
Ir publicēts jauns pasaules jaudīgāko superdatoru Top-500 vērtējums. Šoreiz pirmo vietu ieņēma amerikāņu automašīna, izspiežot ķīniešu "kolēģi". IBM ir laidis klajā jaudīgāko superdatoru - Summit, ko pasūtījusi ASV Enerģētikas departamenta Ozola Ridžas Nacionālā laboratorija. Viņa sistēmas veiktspēja tika lēsta uz 200 petaflops (200 kvadriljoni operāciju sekundē). Kamēr Ķīna un ASV cīnās par "medaļām", krievu automašīnas …
… ir apmierināti tikai ar vietu astotajā desmitniekā. Iļja Plekhanovs runā par skaitļošanas sacensībām un pasaules lielāko valstu jaunajām iespējām ar savām jaudīgajām mašīnām.
Pēc standarta Linpack testa, kas atspoguļo superdatora darbības rādītājus, Amerikas samita reālais rādītājs bija 122,3 petaflopi, bet bijušā čempiona, Ķīnas Sunway TaihuLight sniegums bija 93 petaflops. Tātad Savienotās Valstis atguva plaukstu produktīvākajos superdatoros, kurus tā zaudēja Ķīnai 2013. gadā.
Pārstrādātāju samits.
Jauno amerikāņu samitu veido 4 608 divu procesoru IBM AC922 serveri, kurus darbina 22 kodolu IBM Power9 procesori, un katrs no tiem darbojas ar 6 NVIDIA Tesla V100 GPU. Iekšējie savienojumi izmanto Mellanox divrindu EDR InfiniBand tīklu ar 200 Gbps joslas platumu uz serveri. Superdators darbojas uz Red Hat Enterprise Linux 7.4 operētājsistēmu. MIT Technology Review ziņo, ka samits sver vairāk nekā pasažieru lidmašīna un aizņem 2 tenisa kortus.
Pat pirms galīgās sistēmas pabeigšanas pētnieki veica aprēķinus pēc genomiem, kuru laikā samita veiktspēja tika reģistrēta 1,88 eksemplāros. Pēc Oak Ridžas Nacionālās laboratorijas direktora Tomasa Zaharija teiktā, ka šī ir pirmā reize vēsturē, kad tiek pārrauta barjera 1 barjera. Ķīnā ziemā draudēja līdz šī gada beigām izlaist datoru, kura veiktspēja būs 1 exaflops, tas ir, operāciju kvintillija (no 10. līdz 18. jaudai) sekundē, savukārt ASV iepriekš bija piešķīrusi 258 miljonus USD, lai līdz 2021. gadam izveidotu superdatoru, kura veiktspēja būtu lielāka par 1 exaflops. Izstrādi, kā paziņots 2017. gadā, veic seši Amerikas uzņēmumi - Hewlett-Packard, IBM, Intel, NVIDIA, Cray un AMD.
Superdatora darbības skaņa:
Reklāmas video:
Valsts varas simbols
Cita superdatora parādīšanās ir sava veida prestižs pagrieziena punkts un rādītājs tam, ko valsts var darīt, vai tai ir resursi un prasmes, budžets no simtiem miljonu dolāru līdz vairāk nekā miljardam, lai izveidotu superdatoru, vai ir enerģijas jauda barošanas nodrošināšanai, inženierrisinājumi siltuma noņemšanai, vai viņiem ir savi pārstrādātāji, kvalificēts personāls utt. ASV enerģētikas sekretārs Riks Perijs komentēja samita parādīšanos:
Tieši nacionālās drošības jautājumu var uzskatīt par galveno, jo Amerikas Savienotās Valstis vismaz ir nobažījušās par Ķīnas nodomu kļūt par vadītāju mākslīgā intelekta jomā. Galu galā tas nozīmē AI izmantošanu militārajā jomā.
Ķīnas Sunway TaihuLight, kas devās otrajā vietā, Ķīnai bija izrāviens, veidojot savu skaitļošanas un elementu bāzi. Sunway TaihuLight procesori ir balstīti uz vietējo ShenWei arhitektūru, kuru izstrādājis Šanhajas štata augstas veiktspējas IC dizaina centrs. Ķīnā tika izstrādāta arī mezglu starpprocesoru savstarpējas savienošanas sistēma, kas pazīstama kā Sunway Network. Turklāt Sunway TaihuLight ir savs paralēlās programmēšanas programmatūras standarta, uz Linux balstītas SunWay Raise OS 2.0.5 operētājsistēmas, ieviešana. Tas ir, Ķīna spēja pārvarēt savu atkarību no amerikāņu elementiem un noteiktajiem augsto tehnoloģiju produktu piegādes ierobežojumiem kopš 2015. gada.
Sunway TaihuLight.
Krievijā 2009. gadā Maskavas Valsts universitātē tika uzstādīts superdators Lomonosov, kurā ir 6 654 skaitļošanas mezgli, vairāk nekā 94 000 procesora serdeņi un tā maksimālā veiktspēja ir 1,37 Pflops. Sistēmas faktiskais sniegums Linpack testā ir 674 teraflopi, kas 2011. gada jūnijā ļāva tai ieņemt 13. vietu pasaules ražīgāko datoru Top500 sarakstā.
Maskavas Valsts universitāte 2018. gada martā paziņoja, ka izstrāde ir pabeigta un ir sākta izmēģinājuma operācija jaunā Lomonosov-2 superdatora sadaļā ar maksimālo veiktspēju 1,8 Pflops, kas nākotnē ļaus tai pietuvoties 5 Pflops robežai. Jaunā superdatora sadaļa ir balstīta uz Intel Skylake daudzkodolu procesoriem un NVidia Pascal P100 GPU ar aparatūras atbalstu ātrdarbīgam NVLink interfeisam.
"Lomonosovs".
Martā Maskavas apgabala pilsētas Dubnas Apvienotā kodolpētniecības institūta darbinieki prezentēja jaunu superdatoru "Govorun", kas tiks izmantots, lai apstrādātu datus no nākotnes smago jonu sadursmes ierīces NICA. Govoruna izrāde ir 1 petaflops. Superdatora pamatā ir 72 kodolu Intel Xeon Phi 7290 un Intel Xeon Gold 6154 procesori.
Superdatori parādās Krievijā, bet ne ar tādu veiktspēju, lai tiktu iekļauti Top500 reitingā. Šā gada janvārī Igors Černihs, toreizējais ICM & MG SB RAS Kolektīvā lietošanas centra "Sibīrijas superdatoru centrs" vadītājs, sacīja:
Kā sacīja RSK uzņēmumu grupas korporatīvo komunikāciju direktors Oļegs Gorbačovs, situāciju var labot ar nacionālās programmas palīdzību:
Superdatora uzdevumi
Superdators ir nepieciešams, lai strādātu ar milzīgu datu un mainīgo daudzumu - ar informāciju, ko mēra eksabātos (no 10 līdz 18 baitiem) un jotabaitos (no 10 līdz 24 baitu jauda). Un tas attiecas ne tikai uz apjomiem, bet arī uz ātrumu. Piemēram, meteoroloģisko apstākļu aprēķini izrādīsies bezjēdzīgi, ja tie prasīs ilgāku laiku nekā noteiktas laika parādības sākums.
"Runātājs".
Cits jautājums ir tāds, ka grūtības rodas ne tik daudz ar operāciju skaitu sekundē, bet gan ar to algoritmu izstrādi, kuriem nepieciešams šāds ātrums un tik daudz procesoru. Tas ir, uzlabojas tehniskās iespējas, taču ir nepieciešami arī matemātiski modeļi, programmatūras ielikšana - izpratne par to, kā un ko ieskaitīt.
Fizikālo un matemātisko zinātņu doktors, Lietišķās matemātikas institūta galvenais pētnieks M. V. Keldysh Andrey Kuleshov izskaidro superdatoru tehnoloģijas lietošanas specifiku:
Tāpēc krievu zinātnieki uzskata, ka Krievijas atpalikums no ASV un Ķīnas petaflops nav tik briesmīgs. Mašīnu efektīvas izmantošanas atslēga ir augsts matemātiskais līmenis un programmatūras speciālistu klase Krievijā.
Ko viņi tagad dara
Piemēram, Spānijas superdators MareNostrum (kā senie pagānu romieši sauca Vidusjūru) atrodas bijušās kristiešu kapelas Torre Girona telpās un tiek izmantots gēnu inženierijas aprēķiniem, astrofiziķiem, jaunu zāļu radīšanai un laika apstākļu prognozēšanai.
Bet ne viss ir vērsts tikai uz liela mēroga zinātniskiem pētījumiem. Bizness aktīvi izmanto arī superdatorus. Piemēram, Ford avārijas testos izmanto jaudīgas automašīnas, kurās automašīnas ietriecas šķērslī un ir jāfilmē, jāmēra un jāanalizē tonnu parametru. Izmantojot superdatoru, par trešdaļu var samazināties avarējušo reālo automašīnu skaits un testa izmaksas, ietaupot miljoniem dolāru.
Izmantojot superdatorus, DuPont ir sintezējis jaunu materiālu, kas ir neuzliesmojošs, izturīgs pret koroziju un maz toksisks. Vienā nedēļā superdatorā tika veikti nepieciešamie aprēķini, kuriem kopumā viņi iztērēja apmēram 5000 dolāru. Pētījums "vecmodīgais veids" izmaksātu vismaz 50 tūkstošus dolāru trīs darba dienu laikā.
Superdatora avārijas testa imitēšana, ņemot vērā visu automašīnas elementu bojājumus.
Kopš 1990. gada Vimbldonas turnīra partneris tehnoloģiju jomā ir amerikāņu kompānija IBM, kas čempionāta rīkotājiem nodrošina superdatoru Watson. Ar tās palīdzību tiek analizēti sociālie tīkli, lai identificētu pozitīvas un negatīvas fanu noskaņas, sniegtu komentētājiem visus salīdzinošos datus no arhīviem un automatizētu mārketingu un PR internetā.
Francijas uzņēmums Total naftas izpētē izmanto superdatoru, lai analizētu informāciju par zemes dzīlēm. Modelēšana ļauj jums neizmantot urbšanu, ja ir šaubas par eļļas klātbūtni. Vienā šādā gadījumā atteikšanās no urbšanas uzņēmumam ietaupīja apmēram 80 miljonus dolāru.
Kas attiecas uz jauno amerikāņu superdatoru, dažiem projektiem tas būs pieejams šogad, lai modelētu materiālu subatomisko izturēšanos, identificētu faktorus, kas izraisa vēzi, kā arī pētītu olbaltumvielu un šūnu sistēmu mijiedarbību. Galvenais klients 2019. gadā būs Enerģētikas departaments, kas to izmanto savas alternatīvās enerģijas skaitļošanai. Samits tiks izmantots arī mākslīgā intelekta lietojumos 2019. gadā.
Ar Krievijas superdatora palīdzību Maskavas Valsts universitātes Mehānikas un matemātikas fakultātes un Krievijas Zinātņu akadēmijas Lietišķās matemātikas institūta grupa ieguva rezultātus virsskaņu režīmu galu virpuļu veidošanās un attīstības skaitliskai modelēšanai, tika apstrādāti seismiskie dati, RSC Energia vajadzībām tika veikti aprēķini par plūsmu ap kosmosa kuģi, veicot atmosfēras samazinājumu un palēninot atmosfēru, kā arī veicot atmosfēras samazinājumu un veicot atmosfēras samazinājumu. Zeme. Lomonosovs arī atrisināja daudzsološā kodolreaktora masas un siltuma pārneses problēmu. Aprīlī Maskavas Valsts universitātes Fizikas fakultātes zinātnieki, izmantojot datorsimulācijas Lomonosov-2 superdatorā, pētīja dažāda veida polimerizācijas reakcijas.
RSC Energia montāžas veikals.
Šī gada pavasarī kļuva zināms, ka Rosatom un Roscosmos virtuālā realitātē sāk testēt jaunas Krievijas super smagas raķetes dzinējus kā daļu no superdatora simulācijas. Projekts sākās 2014. gadā un izmaksāja gandrīz 270 miljonus rubļu. 2018. gada 30. janvārī tika parakstīts akts par darbu pieņemšanu virtuālo testu programmatūras izstrādei.
Ko var nākotnē
Ir daudz iespēju. Superdatorus var izmantot, lai palielinātu meteoroloģisko prognožu, diagnožu precizitāti, identificētu attiecības starp gēniem un vēzi, modelētu turbulenci, sadegšanas procesus, izstrādātu jaunus materiālus, jaunas zāles, simulētu jaunas tehnoloģijas darbu, aprēķinātu cietvielu deformācijas, ņemot vērā iznīcināšanas procesus, dronu kontrole, mūsdienu ieroču izmantošanas modelēšana, no satelītiem un droniem iegūto datu analīzei, kriptogrāfija, elektromagnētiskā starojuma ietekmes modelēšana uz kompozītmateriāliem (īpaši uz lidmašīnu pārklājumiem), smadzeņu darba modelēšana utt.
Superdatori tiks iesaistīti arī personības profilēšanā un sejas atpazīšanas sistēmu ieviešanā, aktivitātes uzraudzībā un sociālajā reitingā Ķīnā. Pēc dažām prognozēm superdatori spēs precīzi simulēt visu Zemes laika apstākļu sistēmu pēc tam, kad to veiktspēja pārsniegs 1 zetaflops (1000 exaflops). Šādu mašīnu parādīšanās ir paredzēta līdz 2030. gadam.
Izsekošanas sistēma Guiyang, Ķīnā.
Kam ir pieeja
Svarīga ir ne tikai labākā superdatora veiktspēja, bet arī kopējais mašīnu skaits valstī un to pieejamība. Jo vairāk datu centru, jo vairāk organizāciju un institūciju var tiem piekļūt, jo plašāku uzdevumu klāstu var atrisināt.
Krievijā tikai viena Maskavas universitātes superdatoru kompleksa iespējas šobrīd izmanto 2500 speciālistu no Maskavas Valsts universitātes 20 nodaļām, vairāk nekā 100 Krievijas Zinātņu akadēmijas institūtiem un vairāk nekā 100 Krievijas universitātēm.
Saskaņā ar Top500 projektu valsts ar lielāko superjaudīgo datoru skaitu no šā gada jūnija ir Ķīna: tai pieder 206 superdatori no ranga (pirms sešiem mēnešiem bija 201 sistēma). Tajā pašā laikā Amerikas Savienotās Valstis samazināja savu daļu reitingā no 143 sistēmām līdz 124. Bet var atzīmēt, ka attiecībā uz visu valsts sistēmu kopējo veiktspēju ASV šoreiz pārspēja Ķīnu. Amerikas kopējā produktivitāte ir 38,2% no Top500 kopējās produktivitātes, bet Ķīnas - 29,1%.
Vidējais superdatoru jaudas pieaugums pasaulē.
Japāna (36 sistēmas), Lielbritānija (22 sistēmas), Vācija (21 sistēma), Francija (18 sistēmas) atpaliek no Ķīnas un ASV superdatoru skaita ziņā.
Krievijai reitingā ir četri superdatori - par vienu vairāk nekā iepriekšējā sarakstā pirms sešiem mēnešiem. Lomonosovs-2 ieņēma 72. vietu, dators Roshidrometā - 172., Lomonosovs - 326. pozīcija, superdators Kurčatova institūtā - reitinga 458. rindiņa.
Ko tālāk?
Un tad attīstītās valstis strādās, lai pārvarētu esošo superdatoru fiziskos ierobežojumus. Uzņēmumi koncentrēsies uz tādu tehnoloģiju radīšanu kā silīcija fotonika, neiromorfiskā un kvantu skaitļošana, biodatori un mobilie datori. Piemēram, 2014. gadā IBM sāka pētniecības programmas pirmajās jomās ar finansējuma apjomu 3 miljardi USD.
Jaunu materiālu un tehnoloģiju attīstības paātrināšana ar superdatoru palīdzību dažādos virzienos galu galā var dot kumulatīvu milzu impulsu valstu attīstībai un to tehnoloģiskai atdalīšanai no konkurentiem. Straujo datoru produktivitātes pieaugumu pat sauc par revolūciju civilizācijas attīstībā.
Iļja Plekhanovs