Мощный компьютер во главе сети, что называется
Обновлено: 03.07.2024
Японский суперкомпьютер Fugaku, вероятно, станет новой любимой игрушкой исследователей.
Дафна Лепренс-Ринге — репортер из Лондона.
После семи лет работы самый быстрый в мире суперкомпьютер был официально завершен в Японии, и теперь исследователи могут начать использовать его в различных проектах, от борьбы с изменением климата до открытия новых лекарств.
Создание суперкомпьютера Fugaku, размещенного в японском научно-исследовательском институте Riken, началось в 2014 году в сотрудничестве с Fujitsu. В будущем это устройство станет опорой высокопроизводительной вычислительной инфраструктуры страны.
Поставка 432 стоек Fugaku была завершена в мае 2020 г.; с тех пор испытания системы продолжаются, в основном в рамках проектов, направленных на ускорение исследований по борьбе с пандемией COVID-19. Теперь компьютер полностью открыт для совместного использования, и Японская исследовательская организация информационных наук и технологий (RIST) уже выбрала 74 исследовательских проекта, которые будут реализованы в следующем месяце.
Инновации
RIST также призвал исследователей подавать предложения по новым проектам и предложил присылать все заявки в рамках конкурса проектов с пробным доступом.
Вместе с Riken Fujitsu продолжит следить за работой Fugaku, чтобы обеспечить стабильную производительность, а также работать над улучшением пользовательской среды и предоставлением более совершенных суперкомпьютерных технологий.
«Сверхвысокопроизводительный компьютер Fugaku вот-вот заработает в полную силу», — сказал президент RIST Ясухидэ Тадзима. «Я с нетерпением жду, когда этот самый мощный «внешний мозг», когда-либо созданный человечеством, поможет расширить наши знания, позволит нам глубже понять основы материи как во времени, так и в пространстве, даст нам лучший структурный и функциональный анализ жизни. общества и промышленности, что позволяет делать более точные прогнозы и даже проектировать неизвестное будущее человечества."
С прошлого года продолжаются испытания системы, в основном в рамках проектов, направленных на ускорение исследований по борьбе с пандемией Covid-19.
Изображение: Riken/ Fujitsu
Fugaku предназначен для выполнения долговременных и крупномасштабных симуляций с высоким разрешением и может похвастаться до 100-кратной производительностью приложений по сравнению с его предшественником, суперкомпьютером K, который был выведен из эксплуатации в 2019 году.
Благодаря беспрецедентной вычислительной мощности устройство два раза подряд занимало первое место в списке Top500, в который входят 500 самых мощных компьютерных систем по всему миру. С производительностью 442 петафлопс Fugaku намного опережает конкурентов, предлагая в три раза больше возможностей, чем система номер два в списке, IBM Summit, производительность которой составляет 148,8 петафлопс.
Ожидается, что в сочетании с искусственным интеллектом и наукой о данных эти симуляции обеспечат высокоуровневые результаты для решения проблем в новом масштабе. Среди множества ожидаемых результатов — высокоскоростное и высокоточное моделирование открытия лекарств, раннее обнаружение болезней, точные прогнозы и моделирование стихийных бедствий, создание новых материалов для батарей или топливных элементов следующего поколения и даже более глубокое понимание фундаментальной науки. такие вопросы, как сотворение вселенной.
Результаты испытаний суперкомпьютера уже многообещающие. Исследователи в Японии использовали Fugaku для проверки эффективности существующих лекарств против Covid-19, а также для поиска способов смягчения передачи Covid-19 с помощью подробного анализа капель.
В отдельном проекте Японский медицинский и стоматологический университет (TMDU) и Fujitsu Laboratories показали, что суперкомпьютер позволил им провести анализ генов рака менее чем за день, а не за месяцы. Благодаря лучшему пониманию взаимосвязи между раковыми клетками и генами, связанными с раком, исследование может помочь разработать новые методы лечения рака.
"Это только начало для Fugaku, и мы с нетерпением ждем возможности увидеть, как он по-настоящему продемонстрирует свой огромный потенциал", – сказал президент Riken Хироси Мацумото. «Прежде всего, Fugaku является ключевой национальной технологией, и мы будем ответственно управлять ею с целью достижения результатов исследований, которые помогут построить долгоживущее и здоровое общество, смягчение последствий стихийных бедствий и более эффективное использование энергии, с конечной целью установить правительственное видение ультраумного общества 5.0."
Помимо Fugaku, Япония имеет еще 33 суперкомпьютера в последнем списке Top500; и хотя страна прочно обосновалась на первом месте, другие страны наращивают свои усилия по разработке все более мощных устройств. США, например, в настоящее время строят две экзафлопсные вычислительные системы, запуск которых ожидается в следующем году. Китай и ЕС также объявили о проектах по разработке суперкомпьютеров с экзафлопсной производительностью в ближайшие несколько лет.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
суперкомпьютер, любой из класса чрезвычайно мощных компьютеров. Этот термин обычно применяется к самым быстрым высокопроизводительным системам, доступным в любой момент времени. Такие ЭВМ использовались в основном для научных и инженерных работ, требующих чрезвычайно высокой скорости вычислений. Общие приложения для суперкомпьютеров включают тестирование математических моделей для сложных физических явлений или конструкций, таких как климат и погода, эволюция космоса, ядерное оружие и реакторы, новые химические соединения (особенно для фармацевтических целей) и криптология. Поскольку в 1990-е годы стоимость суперкомпьютеров снизилась, все больше компаний стали использовать суперкомпьютеры для маркетинговых исследований и других бизнес-моделей.
Отличительные черты
Суперкомпьютеры имеют определенные отличительные особенности. В отличие от обычных компьютеров, они обычно имеют более одного ЦП (центрального процессора), который содержит схемы для интерпретации программных инструкций и выполнения арифметических и логических операций в правильной последовательности. Использование нескольких процессоров для достижения высокой скорости вычислений обусловлено физическими ограничениями схемотехники. Электронные сигналы не могут двигаться быстрее скорости света, что, таким образом, является фундаментальным ограничением скорости для передачи сигналов и коммутации цепей. Этот предел почти достигнут благодаря миниатюризации компонентов схем, значительному сокращению длины проводов, соединяющих печатные платы, и инновациям в методах охлаждения (например, в различных суперкомпьютерных системах схемы процессора и памяти погружаются в криогенную жидкость для достижения низкие температуры, при которых они работают быстрее всего). Для поддержки чрезвычайно высокой вычислительной скорости ЦП требуется быстрое извлечение сохраненных данных и инструкций. Поэтому большинство суперкомпьютеров имеют очень большую емкость памяти, а также очень быстрые возможности ввода-вывода.
Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.
Еще одной отличительной чертой суперкомпьютеров является использование ими векторной арифметики, то есть они могут работать с парами списков чисел, а не просто с парами чисел. Например, типичный суперкомпьютер может умножить список почасовых ставок заработной платы для группы фабричных рабочих на список часов, отработанных членами этой группы, чтобы получить список долларов, заработанных каждым рабочим примерно за то же время, что и обычный компьютер для подсчета суммы, заработанной одним работником.
Суперкомпьютеры изначально использовались в приложениях, связанных с национальной безопасностью, включая разработку ядерного оружия и криптографию. Сегодня они также обычно используются в аэрокосмической, нефтяной и автомобильной промышленности. Кроме того, суперкомпьютеры нашли широкое применение в областях, связанных с инженерными или научными исследованиями, как, например, при изучении строения субатомных частиц, происхождения и природы Вселенной. Суперкомпьютеры стали незаменимым инструментом в прогнозировании погоды: предсказания теперь основаны на численных моделях. По мере снижения стоимости суперкомпьютеров их использование распространилось на мир онлайн-игр. В частности, китайские суперкомпьютеры с 5-го по 10-е место в 2007 г. принадлежали компании, владеющей онлайн-правами в Китае на электронную игру World of Warcraft, в которую иногда одновременно играло более миллиона человек. игровой мир.
Историческое развитие
Несмотря на то, что первые суперкомпьютеры создавались разными компаниями, один человек, Сеймур Крей, практически с самого начала определял продукт. Крей присоединился к компьютерной компании под названием Engineering Research Associates (ERA) в 1951 году. Когда ERA была поглощена Remington Rand, Inc. (которая позже объединилась с другими компаниями, чтобы стать Unisys Corporation), Крей ушел вместе с основателем ERA Уильямом Норрисом, чтобы начать Control Data Corporation (CDC) в 1957 году. К тому времени линейка компьютеров Remington Rand UNIVAC и IBM поделили большую часть рынка компьютеров для бизнеса, и вместо того, чтобы бросить вызов их обширным структурам продаж и поддержки, CDC стремилась захватить небольшой, но прибыльный рынок быстрых научных компьютеров. CDC 1604, разработанный Cray, был одним из первых компьютеров, в которых электронные лампы были заменены транзисторами, и был весьма популярен в научных лабораториях. IBM отреагировала созданием собственного научного компьютера IBM 7030, широко известного как Stretch, в 1961 году. временно ушел из области суперкомпьютеров после ошеломляющих для того времени убытков в размере 20 миллионов долларов. В 1964 году Cray CDC 6600 заменил Stretch как самый быстрый компьютер на Земле; он мог выполнять три миллиона операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS), и вскоре для его описания был придуман термин суперкомпьютер.
Крей покинул CDC, чтобы основать Cray Research, Inc., в 1972 году, а в 1989 году снова перешел к созданию Cray Computer Corporation. Каждый раз, когда он уходил, его бывшая компания продолжала производить суперкомпьютеры на основе его разработок.
Крей принимал активное участие во всех аспектах создания компьютеров, которые производили его компании. В частности, он был гением в плотной упаковке электронных компонентов, из которых состоит компьютер. Благодаря умному замыслу он сократил расстояние, которое должны были пройти сигналы, тем самым ускорив работу машин. Он всегда стремился создать самый быстрый из возможных компьютеров для научного рынка, всегда программировался на предпочитаемом научном языке программирования (ФОРТРАН) и всегда оптимизировал машины для сложных научных приложений, например, дифференциальных уравнений, матричных манипуляций, гидродинамики, сейсмического анализа. и линейное программирование.
Среди новаторских достижений Cray был Cray-1, представленный в 1976 году, который стал первой успешной реализацией векторной обработки (это означает, что, как обсуждалось выше, он мог работать с парами списков чисел, а не просто с парами чисел). . Крей также был одним из пионеров разделения сложных вычислений между несколькими процессорами, дизайн, известный как «многопроцессорная обработка». Одной из первых машин, использующих многопроцессорность, была Cray X-MP, представленная в 1982 году, которая соединяла два компьютера Cray-1 параллельно, чтобы утроить их индивидуальную производительность. В 1985 году Cray-2, четырехпроцессорный компьютер, стал первой машиной, которая превысила миллиард FLOPS.
Хотя для достижения своих рекордов скорости Крэй использовал дорогие современные специализированные процессоры и системы жидкостного иммерсионного охлаждения, вот-вот должен был появиться новый революционный подход. У. Дэниела Хиллиса, аспиранта Массачусетского технологического института, возникла замечательная новая идея о том, как преодолеть узкое место, связанное с тем, что центральный процессор управляет вычислениями между всеми процессорами. Хиллис понял, что может устранить узкое место, отказавшись от всеконтролирующего ЦП в пользу децентрализованного или распределенного управления. В 1983 году Хиллис стал соучредителем Thinking Machines Corporation для разработки, создания и продажи таких многопроцессорных компьютеров. В 1985 году была представлена первая из его соединительных машин, CM-1 (быстро замененная ее более коммерческим преемником, CM-2). В CM-1 использовалось 65 536 недорогих однобитных процессоров, сгруппированных по 16 на чип (всего 4096 чипов), что позволяло выполнять некоторые вычисления в несколько миллиардов FLOPS — примерно сравнимо с самым быстрым суперкомпьютером Cray.
Суперкомпьютер Thinking Machines Corporation CM-2, 1987 год. Черный кубический корпус компьютера был полупрозрачным, чтобы можно было наблюдать алгоритмы вычислений, напоминающие нейронные (активный процессор активировал красный диод).
Первоначально Хиллис был вдохновлен тем, как мозг использует сложную сеть простых нейронов (нейронную сеть) для выполнения высокоуровневых вычислений. На самом деле, первоначальная цель этих машин заключалась в решении проблемы искусственного интеллекта — распознавании лиц. Назначив каждый пиксель изображения отдельному процессору, Хиллис распределил вычислительную нагрузку, но при этом возникла проблема связи между процессорами.Топология сети, которую он разработал для облегчения взаимодействия между процессорами, представляла собой 12-мерный «гиперкуб», то есть каждый чип был напрямую связан с 12 другими чипами. Эти машины быстро стали известны как массивно-параллельные компьютеры. Машины Хиллиса не только открыли путь для новых многопроцессорных архитектур, но и продемонстрировали, насколько обычные или общедоступные процессоры можно использовать для достижения суперкомпьютерных результатов.
Другим распространенным приложением искусственного интеллекта для многопроцессорной обработки были шахматы. Например, в 1988 году компания HiTech, построенная в Университете Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания, использовала 64 специализированных процессора (по одному на каждую клетку шахматной доски), чтобы стать первым компьютером, победившим гроссмейстера в матче. В феврале 1996 года Deep Blue от IBM, использующий 192 модифицированных процессора RS/6000, стал первым компьютером, победившим чемпиона мира Гарри Каспарова в «медленной» игре. Затем ему было поручено предсказывать погоду в Атланте, штат Джорджия, во время летних Олимпийских игр 1996 года. Его преемник (теперь с 256 специализированными шахматными процессорами) победил Каспарова в ответном матче из шести партий в мае 1997 года.
Однако, как всегда, суперкомпьютеры в основном применялись в военных целях. После подписания Соединенными Штатами в 1996 году Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний потребность в альтернативной программе сертификации стареющих ядерных арсеналов страны побудила Министерство энергетики профинансировать Инициативу ускоренных стратегических вычислений (ASCI). Цель проекта заключалась в том, чтобы к 2004 году создать компьютер, способный моделировать ядерные испытания, — для этого требовался компьютер, способный выполнять 100 триллионов флопс (100 терафлопс; самым быстрым из существующих компьютеров в то время был Cray T3E, способный производить 150 миллиардов флопс). ). ASCI Red, построенный в Sandia National Laboratories в Альбукерке, штат Нью-Мексико, совместно с корпорацией Intel, был первым, достигшим скорости 1 TFLOPS. Используя 9072 стандартных процессора Pentium Pro, он достиг производительности 1,8 терафлопс в декабре 1996 года и был полностью готов к июню 1997 года.
В то время как в Соединенных Штатах преобладал многопроцессорный подход, в Японии корпорация NEC вернулась к более старому подходу к индивидуальному проектированию компьютерного чипа — для своего симулятора Земли, который удивил многих компьютерных ученых, заняв первое место в отраслевом рейтинге TOP500. список скоростей суперкомпьютера в 2002 году. Однако он недолго удерживал эту позицию, поскольку в 2004 году прототип IBM Blue Gene / L с 8 192 вычислительными узлами достиг скорости около 36 терафлопс, что чуть превышает скорость симулятора Земли. . После двух удвоений количества процессоров ASCI Blue Gene/L, установленный в 2005 году в Sandia National Laboratories в Ливерморе, Калифорния, стал первой машиной, преодолевшей заветную отметку в 100 TFLOPS со скоростью около 135 TFLOPS. Другие машины Blue Gene/L с аналогичной архитектурой занимали многие из первых мест в последовательных списках TOP500. Благодаря регулярным усовершенствованиям ASCI Blue Gene/L в 2007 г. достиг скорости, превышающей 500 терафлопс. Эти суперкомпьютеры IBM также заслуживают внимания благодаря выбору операционной системы, Linux и поддержке IBM в разработке приложений с открытым исходным кодом.
Первый компьютер, производительность которого превысила 1000 терафлопс, или 1 петафлопс, был создан IBM в 2008 году. Машина, получившая название Roadrunner в честь птицы штата Нью-Мексико, была впервые протестирована на объектах IBM в Нью-Йорке, где она достигла важного рубежа. перед разборкой для отправки в Лос-Аламосскую национальную лабораторию в Нью-Мексико. В тестовой версии использовалось 6 948 двухъядерных микрочипов Opteron от Advanced Micro Devices (AMD) и 12 960 процессоров Cell Broadband Engine от IBM (впервые разработанных для использования в видеосистеме Sony Computer Entertainment PlayStation 3). Процессор Cell был разработан специально для выполнения интенсивных математических вычислений, необходимых для обработки механизмов моделирования виртуальной реальности в электронных играх, — процесс, аналогичный вычислениям, которые необходимы ученым-исследователям при работе со своими математическими моделями.
Посмотрите, как исследователи моделируют трехмерное движение человеческого риновируса с помощью суперкомпьютера IBM Blue Gene Q, чтобы понять, как работает вирус
Посмотрите трехмерную симуляцию движения человеческого риновируса, вызывающего простуду. Моделирование было произведено с помощью суперкомпьютера IBM Blue Gene/Q.
Такой прогресс в вычислительной технике позволил исследователям впервые оказаться на грани возможности проводить компьютерное моделирование, основанное на первопринципах физики, а не просто на упрощенных моделях. Это, в свою очередь, открыло перспективы для прорывов в таких областях, как метеорология и анализ глобального климата, фармацевтический и медицинский дизайн, новые материалы и аэрокосмическая техника.Самым большим препятствием для реализации всего потенциала суперкомпьютеров остаются огромные усилия, необходимые для написания программ таким образом, чтобы различные аспекты задачи могли обрабатываться одновременно как можно большим числом различных процессоров. Даже управление этим в случае менее дюжины процессоров, которые обычно используются в современных персональных компьютерах, не поддавалось никакому простому решению, хотя инициатива IBM с открытым исходным кодом при поддержке различных академических и корпоративных партнеров достигла прогресса в 1990-х и 2000-х годах. .
Согласно цитате из нескольких источников, наука развивается на плечах гигантов. В наше время эти слова приобрели особый смысл благодаря новому классу гигантов — суперкомпьютеров, — которые в наши дни раздвигают границы науки до уровней, до которых человеческий интеллект был бы не в состоянии добраться самостоятельно.
За несколько десятилетий мощь этих гигантов резко возросла: в 1985 году самый мощный в мире суперкомпьютер Cray-2 мог обрабатывать 1,9 миллиарда операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS), или 1,9 гигафлопса. измерить мощность этих машин. Для сравнения, текущая игровая консоль PlayStation 4 достигает 1,84 терафлопс, почти в тысячу раз больше. На сегодняшний день в мире насчитывается не менее 500 суперкомпьютеров, которые могут превышать петафлоп, или миллиард флопов, согласно списку TOP500, составленному экспертами из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса и университетов Мангейма (Германия) и Теннесси (США). .
Ниже мы представляем десять самых мощных суперкомпьютеров в мире на данный момент и некоторые из их вкладов в науку.
1. Саммит, Окриджская национальная лаборатория (США)
Самым мощным суперкомпьютером в мире на сегодняшний день является Summit, созданный IBM для Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США в Теннесси. Он занимает площадь, эквивалентную двум баскетбольным площадкам, и обеспечивает впечатляющую производительность в 148,6 петафлопс благодаря 2,41 млн ядер.
На сегодняшний день Summit — это самый мощный суперкомпьютер в мире. Авторы и права: Карлос Джонс/ORNL
Помимо своей большой мощности, Summit также является самым энергоэффективным компьютером в десятке лучших суперкомпьютеров мира. Его миссия — гражданские научные исследования, и с момента запуска в 2018 году он уже участвовал в таких проектах, как поиск генетических вариантов в популяции, связанных с заболеваниями, моделирование землетрясений в городских условиях, изучение экстремальных климатических явлений, изучение материалов в атомном масштабе и взрыв сверхновых, среди прочего.
2. Сьерра, Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (США)
IBM также отвечает за второй по мощности суперкомпьютер в списке, Sierra, расположенный в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии. Основанная на аппаратном обеспечении, подобном Summit, Sierra управляет производительностью 94,6 петафлопс.
Суперкомпьютер Sierra предназначен для военных исследований. Кредит: LLNL
В отличие от своего старшего брата, Sierra занимается военными исследованиями, в частности моделированием ядерного оружия вместо подземных испытаний, поэтому ее исследования являются секретным материалом.
3. Sunway TaihuLight, Национальный суперкомпьютерный центр (Уси, Китай)
До тех пор, пока Summit и Sierra не были введены в эксплуатацию в 2018 году, Китай был в авангарде мировых суперкомпьютеров благодаря TaihuLight, машине, созданной Национальным центром инженерных исследований и технологий параллельных вычислений и установленной в Национальном суперкомпьютерном центре в Уси. В отличие от других машин такого уровня, в нем отсутствуют чипы-ускорители, поэтому его 93 петафлопса зависят от более чем 10 миллионов китайских процессоров Sunway.
TaihuLight установлен в Национальном суперкомпьютерном центре в Уси. Авторы и права: Nsccwx
TaihuLight в некотором роде является продуктом торговой войны между Китаем и США, поскольку при его строительстве полностью не использовались американские технологии в ответ на ограничения, введенные США.Этот суперкомпьютер участвовал в таких исследованиях, как моделирование рождения и расширения Вселенной с использованием 10 миллиардов цифровых частиц.
4. Tianhe-2A, Национальный суперкомпьютерный центр (Гуанчжоу, Китай)
Китай также сохраняет четвертое место в рейтинге с Tianhe-2A, или Milky Way 2A, разработанным Национальным университетом оборонных технологий и оснащенным процессорами Intel Xeon, которые позволяют ему достигать 61,4 петафлопс. По словам операторов, машина используется, в частности, для вычислений, связанных с государственной безопасностью.
Tianhe-2, Национальный суперкомпьютерный центр в Гуанчжоу. Авторы и права: O01326
5. Frontier, Техасский центр передовых вычислений, Техасский университет (США)
Центр перспективных вычислений Техасского университета в Остине вошел в десятку лучших мировых суперкомпьютеров благодаря Frontera, новой системе, созданной Dell и оснащенной Intel. Frontera была представлена миру в сентябре 2019 года как самый быстрый в мире суперкомпьютер, расположенный в университете. С июня он сотрудничает с тремя десятками научных групп в исследованиях, связанных с физикой черных дыр, квантовой механикой, дизайном лекарств и моделями климата. Его 23,5 петафлопса будут доступны научному сообществу, которое выиграет от его вычислительной мощности, особенно в областях астрофизики, материаловедения, энергетики, геномики и моделирования стихийных бедствий.
Суперкомпьютер Frontera в Техасском центре передовых вычислений. Авторы и права: TACC
6. Пиз Дэйнт, Швейцарский национальный суперкомпьютерный центр
Самая мощная система Европы занимает шестое место в списке. Piz Daint — суперкомпьютер, названный в честь альпийской горы, изображение которой отображается на его корпусе, расположенной в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре в Лугано. Это модернизация системы, созданной американской компанией Cray, основанной отцом суперкомпьютеров Сеймуром Крэем и ответственной за несколько самых мощных машин в мире. Его процессоры Intel и NVIDIA обеспечивают скорость 21,2 петафлопс. Пиз Дэйнт занимается обширными исследованиями в области материаловедения, физики, геофизики, биологических наук, климатологии и науки о данных.
Piz Daint — самая мощная система в Европе. Авторы и права: CSCS
7. Тринити, Лос-Аламосская национальная лаборатория (США)
Продуктом компании Cray также является система Trinity, Национальной лаборатории Лос-Аламоса и Национальной лаборатории Сандии, способная достигать почти 20,2 петафлопс. Эта машина, унаследовавшая свое название от первого ядерного испытания в США в 1945 году, в основном предназначена для расчетов, связанных с ядерным оружием.
Trinity унаследовала свое название от первого ядерного испытания в США. Предоставлено: Лос-Аламосская национальная лаборатория
8. AI Bridging Cloud Infrastructure (ABCI), Национальный институт передовых промышленных наук и технологий (Япония)
Система ABCI (19,9 петафлопс), созданная Fujitsu и принадлежащая Японскому национальному институту передовых промышленных наук и технологий, ставит эту машину на восьмое место в рейтинге. Одной из его самых поразительных особенностей является энергоэффективность, параметр, по которому он уступает только Summit. Цель ABCI — служить облачным ресурсом искусственного интеллекта, доступным японским компаниям и исследовательским группам.
Цель ABCI — служить облачным ресурсом искусственного интеллекта. Авторы и права: ABCI
9. SuperMUC-NG, Leibniz Rechenzentrum (Германия)
В 2018 году суперкомпьютер нового поколения SuperMUC официально поступил в эксплуатацию в Суперкомпьютерном центре Лейбница в Гархинге, недалеко от Мюнхена (Германия).Созданный Lenovo с использованием технологий компании и Intel, самый мощный суперкомпьютер в Европейском союзе достигает скорости обработки 19,5 петафлопс.
Суперкомпьютер SuperMUC нового поколения введен в эксплуатацию в 2018 году. Фото: lrz
10. Лассен, Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (США)
Замыкает первую десятку Лассен, младший брат Сьерры из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, созданный IBM с той же архитектурой. Его недавние улучшения увеличили скорость до 18,2 петафлопс. В отличие от своего брата, Лассен занимается несекретными исследованиями.
Лассен занимается несекретными исследованиями. Кредит: LLN
Суперкомпьютеры — это форма высокопроизводительных вычислений, при которых определение или расчет осуществляется с использованием мощного компьютера, суперкомпьютера, что сокращает общее время решения.
Что такое суперкомпьютерные технологии?
Суперкомпьютерные технологии включают в себя суперкомпьютеры, самые быстрые компьютеры в мире. Суперкомпьютеры состоят из межсоединений, систем ввода-вывода, памяти и процессорных ядер.
В отличие от традиционных компьютеров, суперкомпьютеры используют более одного центрального процессора (ЦП). Эти ЦП сгруппированы в вычислительные узлы, включающие процессор или группу процессоров — симметричная многопроцессорная обработка (SMP) — и блок памяти. В масштабе суперкомпьютер может содержать десятки тысяч узлов. Благодаря возможностям межсоединенной связи эти узлы могут сотрудничать для решения конкретной проблемы. Узлы также используют межсоединения для связи с системами ввода-вывода, такими как хранилище данных и сеть.
Обратите внимание, что из-за энергопотребления современных суперкомпьютеров центрам обработки данных требуются системы охлаждения и подходящие помещения для размещения всего этого.
Для чего используются суперкомпьютеры?
Алгоритмы машинного обучения помогут исследователям-медикам получить всестороннее представление о популяции больных раком в США с детализацией.
Глубокое обучение может помочь ученым определить материалы для более качественных аккумуляторов, более устойчивых строительных материалов и более эффективных полупроводников.
Используя сочетание методов искусственного интеллекта (ИИ), исследователи будут выявлять закономерности в функционировании, взаимодействии и эволюции белков и клеточных систем человека.
Суперкомпьютеры и искусственный интеллект
Поскольку суперкомпьютеры часто используются для запуска программ искусственного интеллекта, суперкомпьютеры стали синонимом ИИ. Это регулярное использование связано с тем, что программы ИИ требуют высокопроизводительных вычислений, которые предлагают суперкомпьютеры. Другими словами, суперкомпьютеры могут обрабатывать типы рабочих нагрузок, обычно необходимых для приложений ИИ.
Например, IBM создала суперкомпьютеры Summit и Sierra с учетом рабочих нагрузок, связанных с большими данными и искусственным интеллектом. Они помогают моделировать сверхновые звезды, создавать новые материалы и исследовать рак, генетику и окружающую среду, используя технологии, доступные для всех предприятий.
Насколько быстры суперкомпьютеры?
Супервычисления измеряются в операциях с плавающей запятой в секунду (FLOPS). Петафлопс — это мера скорости обработки компьютера, равная тысяче триллионов флопов. А компьютерная система производительностью 1 петафлопс может выполнить один квадриллион (10 15 ) флопов. С другой точки зрения, вычислительная мощность суперкомпьютеров может быть в миллион раз выше, чем у самого быстрого ноутбука.
Какой самый быстрый суперкомпьютер?
Ожидается, что IBM запустит Aurora, суперкомпьютер с экзафлопсными вычислениями, позднее в 2021 году. Эта скорость равна одному квинтиллиону флопс или 1000 петафлопс.
Для сравнения сегодняшних скоростей: когда Cray-1 был установлен в Лос-Аламосской национальной лаборатории в 1976 году, его скорость составляла около 160 мегафлопс. Один мегафлоп может выполнить один миллион (10 6 ) флопов.
Суперкомпьютеры против…
Термин суперкомпьютер иногда используется как синоним других типов вычислений. Но в других случаях синонимы могут сбивать с толку. Чтобы прояснить некоторые сходства и различия между типами вычислений, вот несколько общих сравнений.
Суперкомпьютеры и HPC
В то время как суперкомпьютеры обычно относятся к процессу сложных и объемных вычислений, выполняемых суперкомпьютерами, высокопроизводительные вычисления (HPC) — это использование нескольких суперкомпьютеров для обработки сложных и объемных вычислений. Оба термина часто используются взаимозаменяемо.
Суперкомпьютеры и параллельные вычисления
Суперкомпьютеры иногда называют параллельными компьютерами, потому что суперкомпьютеры могут использовать параллельную обработку. Параллельная обработка — это когда несколько процессоров работают над решением одного вычисления в данный момент времени. Однако сценарии высокопроизводительных вычислений также используют параллелизм без обязательного использования суперкомпьютера.
Другим исключением является то, что суперкомпьютеры могут использовать другие процессорные системы, такие как векторные процессоры, скалярные процессоры или многопоточные процессоры.
Квантовые вычисления – это вычислительная модель, которая использует законы квантовой механики для обработки данных, выполняя вычисления на основе вероятностей. Он направлен на решение сложных проблем, которые самые мощные в мире суперкомпьютеры решить не могут и никогда не смогут.
История суперкомпьютеров
Когда появились суперкомпьютеры?
Суперкомпьютеры развивались много лет с тех пор, как в 1940-х годах в Блетчли-парке была введена в эксплуатацию машина Colossus. Colossus был первым функциональным электронным цифровым компьютером, разработанным Томми Флауэрсом, телефонным инженером-исследователем Главпочтамта.
Когда впервые был изобретен суперкомпьютер?
Термин суперкомпьютер вошел в обиход в начале 1960-х годов, когда IBM выпустила IBM 7030 Stretch, а Sperry Rand представила UNIVAC LARC, первые два специально разработанных суперкомпьютера, которые должны быть более мощными, чем самые быстрые коммерческие машины, доступные в то время. События, повлиявшие на развитие суперкомпьютеров, начались в конце 1950-х годов, когда правительство США начало регулярно финансировать разработку передовых высокопроизводительных компьютерных технологий для военных приложений.
Хотя суперкомпьютеры изначально производились в ограниченных количествах для правительства, разработанная технология нашла широкое применение в промышленности и коммерции. Например, две американские компании, Control Data Corporation (CDC) и Cray Research, возглавляли индустрию коммерческих суперкомпьютеров с середины 1960-х до конца 1970-х годов. CDC 6600, разработанный Сеймуром Крэем, считается первым успешным коммерческим суперкомпьютером. Позже IBM станет лидером коммерческой отрасли с 1990-х годов по сегодняшний день.
Эти бегемоты умеют обрабатывать числа как ничто другое
Суперкомпьютеры пользуются огромным уважением в технологическом пространстве. Они используются для многих целей, включая моделирование климата, исследования болезней и ядерную науку.
Они также используются для запуска сложных симуляций с множеством переменных. В последнее время суперкомпьютеры используются для отслеживания распространения и мутаций коронавируса.
Суперкомпьютеры часто ранжируются по количеству вычислений в секунду. Эти так называемые терафлопсы представляют собой единицы вычислительной мощности, эквивалентные одному триллиону (10¹²) операций с плавающей запятой в секунду.
Какие компьютеры самые мощные? Узнайте ниже.
1. Фугаку
Местоположение: Центр вычислительных наук Рикен, Япония
Ядер: 7 630 848
Память: 5 087 232 ГБ
Процессор: A64FX 48C 2,2 ГГц
Пиковая производительность: 537 212 терафлопс
Этот суперкомпьютер, разработанный японским государственным исследовательским институтом Riken, является самым быстрым в мире по скорости вычислений. названный Fugaku в честь горы Фудзи, этот компьютер был разработан совместно с Fujitsu Ltd. на базе института в Кобе. В настоящее время он занимается исследованием потенциальных лекарств для борьбы с коронавирусом.
2. Саммит
Местоположение: DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory, США
Ядер: 2 414 592
Память: 2 801 664 ГБ
Процессор: IBM POWER9 22C 3,07 ГГц
Пиковая производительность: 200 795 терафлопс
Summit, запущенный в 2018 году, использует 4 608 вычислительных узлов, каждый из которых содержит несколько ЦП IBM POWER9 и графических процессоров Nvidia Volta, подключенных к высокоскоростному NVLink от Nvidia. Каждый узел имеет более половины терабайта когерентной памяти. Компьютер решает сложные задачи в энергетике, искусственном интеллекте (ИИ), здоровье человека и других областях исследований.
3. Сьерра
Местоположение: DOE/NNSA/LLNL, США
Ядер: 1 572 480
Память: 1 382 400 ГБ
Процессор: IBM POWER9 22C 3,1 ГГц
Пиковая производительность: 125 712 терафлоп/с
Этот суперкомпьютер, созданный IBM, сочетает в себе два типа процессорных микросхем — процессоры IBM Power 9 и графические процессоры Nvidia Volta. Ученые-ядерщики используют его для моделирования ядерного оружия вместо подземных испытаний.
Он помогает оценить характеристики систем ядерного оружия, а также научные и инженерные расчеты ядерного оружия.
4. Sunway TaihuLight
Местоположение: Национальный суперкомпьютерный центр в Уси, Китай
Ядер: 10 649 600
Память: 1 310 720 ГБ
Процессор: Sunway SW26010 260C 1,45 ГГц
Пиковая производительность: 125 436 TFlop/s
Этот китайский суперкомпьютер оснащен 40 960 разработанными в Китае многоядерными 64-разрядными RISC-процессорами SW26010 на базе архитектуры Sunway. Каждая микросхема процессора содержит 256 вычислительных ядер.
Название переводится как божественная сила, свет озера Тайху. С июня 2016 года по июнь 2018 года это был самый быстрый суперкомпьютер в мире. Компьютер участвует в моделировании климатических, погодных и земных систем, исследованиях в области наук о жизни, передовом производстве и анализе данных.
5. Перлмуттер
Местоположение: DOE/SC/LBNL/NERSC, США
Ядер: 706 304
Память: 390 176 ГБ
Процессор: AMD EPYC 7763 64C, 2,45 ГГц
Пиковая производительность: 89 794,5 терафлоп/с
Этот суперкомпьютер основан на платформе HPE Cray «Shasta» и представляет собой гетерогенную систему с узлами как с ускорением на GPU, так и с узлами, работающими только на CPU. Он назван в честь лауреата Нобелевской премии Сола Перлмуттера.
Среди его вариантов использования — моделирование ядерного синтеза, прогнозы климата, а также исследования материалов и биологических материалов.
6. Селена
Местоположение: корпорация NVIDIA, США
Ядер: 555 520
Память: 1 120 000 ГБ
Процессор: AMD EPYC 7742 64C, 2,25 ГГц
Пиковая производительность: 79 215 терафлоп/с
Selene — это устройство DGX SuperPOD на базе графических процессоров Nvidia A100 и процессоров AMD Epyc Rome в форм-факторе DGX A100. В качестве системной сети используется Mellanox HDR InfiniBand.
Платформа Selene поддерживает широкое сообщество пользователей, например, непрерывную интеграцию программного обеспечения в масштабе суперкомпьютера, исследования, работу с «большим железным ИИ» (например, Megatron, ASR) и автомобилестроение.
7. Тяньхэ-2А
Местоположение: Национальный суперкомпьютерный центр в Гуанчжоу, Китай
Ядер: 4 981 760
Память: 2 277 376 ГБ
Процессор: Intel Xeon E5-2692v2 12C, 2,2 ГГц
Пиковая производительность: 100 679 терафлоп/с
Этот суперкомпьютер был разработан Национальным университетом оборонных технологий Китая (NUDT) и развернут в Национальном суперкомпьютерном центре в Гуанчжоу, Китай.
При первом развертывании в нем было 16 000 компьютерных узлов, каждый из которых содержал два процессора Intel Ivy Bridge Xeon и три сопроцессорных чипа Xeon Phi, что является одним из крупнейших в мире развертываний процессоров Ivy Bridge и Xeon Phi.
Он работает на Kylin Linux, версии операционной системы, разработанной Китайским национальным университетом оборонных технологий (NUDT).
Руководство по автоматизации для ИТ-руководителей
Необходимость преобразующей автоматизации
Скачать бесплатно
Переход новатора на компонуемую ERP
Как провести модернизацию с минимальным риском
Скачать бесплатно
Новый стандарт: будущая роль финансов
Изменение роли финансовой службы во время сбоев в бизнесе
Скачать бесплатно
Инструменты и стратегии интеграции для SAP S/4HANA
Решение некоторых из самых серьезных технологических проблем в мире
Скачать бесплатно
Читайте также: