В каком году был представлен компьютер fugaku?
Обновлено: 03.07.2024
ТОКИО, 28 июня 2021 г. — Суперкомпьютер Fugaku, разработанный совместно RIKEN и Fujitsu, три раза подряд успешно удерживает первое место во всех четырех основных рейтингах высокопроизводительных компьютеров. Это включает в себя список TOP500, а также HPCG, рейтинг производительности для вычислительных методов, часто используемых для реальных приложений, HPL-AI, который ранжирует суперкомпьютеры на основе их производительности в вычислениях с одинарной и половинной точностью, обычно используемых в приложениях искусственного интеллекта. , а также рейтинг Graph 500, который ранжирует системы на основе производительности анализа графов, что является важным элементом рабочих нагрузок с интенсивным использованием данных. Результаты рейтингов TOP500, HPCG и HPL-AI были объявлены 28 июня, а подробности рейтинга Graph 500 будут раскрыты 1 июля на конференции ISC High Performance 2021 Digital, которая в настоящее время проводится в формате онлайн.
Результаты на этот раз были получены с полным комплектом Fugaku из 158 976 узлов, установленных в 432 стойки. В рейтинге Top500 он набрал 442,01 петафлопс по LINPACK. На HPCG он набрал 16,00 петафлопс, а на HPL-AI — 2,004 экзафлопс.
Лучшее место в рейтинге Graph 500 заняло сотрудничество с RIKEN, Университетом Кюсю, Fixstars Corporation и Fujitsu. Он заработал 102 955 гигаTEPS.
Суперкомпьютер Fugaku.
По словам Сатоши Мацуока, директора RIKEN R-CCS, «Fugaku — это кристаллизация самых передовых ИТ-технологий в мире, сочетающая в себе высокую производительность, низкое энергопотребление и удобство для пользователя. Помимо того, что третий срок подряд он лидирует в основных контрольных показателях моделирования, больших данных и искусственного интеллекта, он также внес значительный вклад в разработку рекомендаций по безопасности COVID-19 для правительства и частного сектора и помог возглавить цифровую преобразования в области инфекционных болезней. Благодаря этому продолжающемуся доминированию мы показали, что Fugaku лидирует в мире в целом ряде областей. Мы продолжим использовать его, чтобы способствовать достижению Общества 5.0 и ЦУР в Японии».
Наоки Синдзё (Naoki Shinjo), корпоративный исполнительный директор Fujitsu Limited, заявил: «Мы очень рады, что смогли успешно занять первое место в основных контрольных показателях третий срок подряд. Этим успехом мы обязаны нашей тесной совместной работе с RIKEN над улучшением производительности приложений, что привело к реализации этой высоко сбалансированной производительности. С марта этого года Fugaku начал совместное использование, и мы рады, что многие исследователи и организации уже пользуются беспрецедентными возможностями, предлагаемыми Fugaku. Fujitsu недавно объявила о своих планах использовать Fugaku в совместных исследованиях с Исследовательским центром передовой науки и технологий Токийского университета, чтобы внести свой вклад в разработку новых лекарств для борьбы с COVID-19. Мы ожидаем, что в будущем использование Fugaku будет продолжать играть важную роль в реализации плана правительства Японии по Обществу 5.0, в том числе в таких областях, как открытие лекарств, а также в обеспечении безопасности общества. Мы хотели бы еще раз выразить нашу искреннюю благодарность RIKEN и другим за их сотрудничество и поддержку».
Самый мощный в мире компьютер может делать феноменально точные прогнозы.
По мере развития технологий растут и наши возможности и возможности находить решения самых серьезных мировых проблем. От изменения климата до защиты вашей конфиденциальности технологии играют большую роль в нашей жизни. Вы можете подумать, что мы, люди, сидим, рассчитываем и исследуем, но вы можете быть удивлены, узнав, что мы не одиноки.
В авангарде всего мы стоим вместе с машинами, известными как суперкомпьютеры.
Что такое суперкомпьютер Fugaku? Кто его разработал?
Как следует из названия, суперкомпьютер – это более продвинутая и мощная версия компьютеров общего назначения, которыми мы пользуемся каждый день. Они способны выполнять миллиарды процессов за одну секунду и могут генерировать точные прогнозы, чтобы помочь нам лучше. Это подводит нас к Fugaku, самому быстрому суперкомпьютеру в мире.
Название Fugaku напоминает о могучей горе Фудзи. Это совместная разработка компаний RIKEN и Fujitsu, созданная Центром вычислительных наук RIKEN в Японии. Суперкомпьютер дебютировал в 2020 году и с тех пор остается самым быстрым суперкомпьютером. Он внес огромный вклад в исследования в различных областях и будет продолжать делать это в течение долгого времени. Давайте поближе познакомимся и узнаем больше о Фугаку.
1. Разработано для решения самых больших проблем в мире
Суперкомпьютеры предназначены для точного предсказания будущего мира. Будь то анализ акций или детальное выявление рака, суперкомпьютер создан для более точных прогнозов с точным моделированием, чтобы помочь нам жить лучше.
Философия дизайна Fugaku поднимает это стремление к лучшему на более высокий уровень и решает проблемы в более широком глобальном масштабе. Его исключительная цель — решать самые большие мировые проблемы, уделяя особое внимание одной проблеме, влияющей на планету: изменению климата. Самая большая проблема Fugaku – точное предсказание изменения климата на основе выбросов углекислого газа и их влияния на население планеты.
2. Fugaku может выполнять более 442 квадриллионов вычислений в секунду
Фугаку быстрый, и когда мы говорим "быстрый", мы имеем в виду именно это.
Производительность суперкомпьютера измеряется в PFLOP, что означает один квадриллион операций с плавающей запятой в секунду. Fugaku может выполнить более 442 PFLOP за одну секунду (в отличие от Xbox или PlayStation, которые измеряются в TFLOPS). Его скорость в три раза выше, чем у второй по рейтингу системы Summit, компьютера, разработанного Национальной лабораторией Ок-Риджа в США, скорость которого составляет в среднем 148 PFLOP.
Последние три срока Fugaku занимает первое место в тестовом тесте Top500, в котором вычисляются исходные скорости машины, что делает Fugaku самой быстрой машиной на планете. Результаты 57-го рейтинга Top500 были объявлены в июне 2021 года, и Fugaku по-прежнему занимает первое место.
3. Первый в мире суперкомпьютер, занявший первое место во всех четырех категориях Top500
Скорость Фугаку впечатляет, но это еще не все. Fugaku стал первым суперкомпьютером, выигравшим все четыре категории Top500. Проект Top500 ранжирует и детализирует 500 самых мощных нераспределенных компьютерных систем в мире с помощью серии специализированных тестов. Четыре основные категории в Top500 — это скорость вычислений, обработка больших данных, глубокое обучение с помощью искусственного интеллекта и практические расчеты с помощью моделирования. Поскольку суперкомпьютеры специализируются в определенной области, покорить все категории — это огромный подвиг.
Помимо Top500, Fugaku также лидирует в других рейтингах в других тестах суперкомпьютеров. Он занял первое место в рейтинге HPCG, который тестирует суперкомпьютеры, работающие с реальными приложениями, HPL-AI, который тестирует суперкомпьютеры, работающие с приложениями искусственного интеллекта, и Graph 500, который оценивает системы на основе нагрузок с интенсивным использованием данных. Это был исторический момент, так как ни разу в истории один и тот же суперкомпьютер не становился первым в рейтингах Top500, HPCG и Graph500 одновременно.
4. Фугаку создал модель моделирования цунами с искусственным интеллектом
Искусственный интеллект стал важным инструментом, помогающим исследователям в природоохранной деятельности по всему миру. Имея возможность прогнозировать стихийные бедствия и отслеживать изменение климата, мы можем действовать соответственно гораздо быстрее. Например, Международный научно-исследовательский институт катастроф при Университете Тохоку в Японии, наряду с рядом других институтов, использует Fugaku для создания моделей искусственного интеллекта для прогнозирования затопления цунами в прибрежных районах почти в реальном времени.
Самым большим достижением было то, что модель можно было очень легко запускать на обычных ПК. Предыдущие системы прогнозирования наводнений в реальном времени требовали для работы суперкомпьютеров, что делало модель, обученную Fugaku, гораздо более универсальной и практичной. Эта технология использовалась с обычным ПК для прогнозирования наводнений, связанных с землетрясением в Нанкайском желобе, и полученные результаты были очень положительными. Fugaku помогла проложить путь к будущему, в котором эти передовые алгоритмы прогнозирования уровня моря можно будет использовать более распространенными способами, что обеспечивает большую доступность и удобство использования.
5. Fugaku может помочь в разработке малых молекул для борьбы с COVID-19
COVID-19 стал одной из самых серьезных угроз для нашей повседневной жизни. Всемирная пандемия нанесла неисчислимый ущерб, и мы, наконец, можем дать отпор инфекции. Фугаку сыграл большую роль в обнаружении и понимании распространения COVID-19, о котором большинство не знает. Исследование Фугаку показало, как капли COVID распространяются в поездах и автомобилях и как открытие окон может значительно улучшить вентиляцию и снизить риск заражения.
Проведенный ею анализ лицевых покрытий показал, что лицевые щитки практически неэффективны в борьбе с распространением вируса, а наиболее эффективными являются маски из тканой ткани. Система непрерывно проводит исследования COVID-19 с 2020 года, и теперь Токийский университет и Fujitsu объединились, чтобы использовать Fugaku для разработки малых молекул для борьбы с инфекцией COVID-19 с целью определить терапевтическое лекарство, которое будет сильно эффективен при лечении COVID-19.
Fugaku знает, что готовит будущее
Технологии постоянно развиваются, открытия и инновации делаются каждый день. По мере того, как мы все больше полагаемся на технологии, важно помнить, на что мы способны самостоятельно. Хотя успех суперкомпьютеров может показаться невероятным, мы все можем внести свой вклад в создание лучшего мира для всех.
Японский суперкомпьютер Fugaku, который в июне занял первое место в глобальном списке таких машин Top500, впервые для японской машины примерно за девять лет, на удивление не создавался с целью превосходства в числовых тестах, в отличие от некоторых его соперники.
Вместо этого он родился с "философией приложения в первую очередь". Это означает, что его исключительная цель – направить свои вычислительные возможности на решение некоторых из самых серьезных мировых проблем, таких как изменение климата, – говорит 57-летний Сатоси Мацуока, вдохновитель за проектом.
"Высокое качество не является нашим приоритетом", – сказал он в интервью, проведенном почти на безупречном английском языке. Вместо этого, по его словам, его успех оценивается «на основе того, насколько мы можем ускорить приложения, важные для общества».
Как директор Центра вычислительной науки Riken, Мацуока и его команда определили для Фугаку девять прикладных областей, над которыми нужно работать и которые важны для общества, такие как медицина, фармакология, прогнозирование и предотвращение стихийных бедствий, экологическая устойчивость и энергетика. .
Мацуока возглавил группу разработчиков суперкомпьютера нового поколения примерно в 2010 году, незадолго до того, как его предшественник K computer стал самым быстрым в мире суперкомпьютером в тесте Top500, выполняя более 10 квадриллионов вычислений в секунду.
Fugaku, официально запущенный в 2021 году на предприятии Riken в Кобе, получил международное признание, став первым в мире суперкомпьютером, занявшим первое место во всех четырех категориях Top500 — чистая скорость вычислений, обработка больших объемов данных, глубокое обучение с использованием искусственного интеллекта. интеллектуальные и практические симуляционные расчеты. Он был разработан совместно поддерживаемым государством исследовательским институтом Riken и Fujitsu Ltd. в течение десяти лет и стоил 130 млрд йен.
Компания Fugaku выполняла более 442 квадриллионов вычислений в секунду в ходе эталонного теста Top500, который вычисляет исходную скорость машины. Это почти в три раза быстрее, чем у второй по рейтингу системы Summit, разработанной Окриджской национальной лабораторией в США. Fugaku снова возглавил список в ноябре.
Суперкомпьютер, названный в честь альтернативного названия горы Фудзи, с апреля уже использовался для экспериментальных испытаний в различных исследованиях, связанных, в частности, с коронавирусом и моделированием глобальной погоды.
Сатоси Мацуока, директор Центра вычислительных наук Riken, в течение последнего десятилетия руководил разработкой самого быстрого в мире суперкомпьютера Fugaku. | ПРЕДОСТАВЛЕНО РИКЕН
Когда в 2011 году был запущен компьютер K, Мацуока и группа исследователей суперкомпьютеров собрались вместе и начали рассматривать преемника K. Но когда депутат Верхней палаты Ренхо в 2009 году раскритиковал использование более 100 млрд иен налогоплательщиков. деньги для K, спросив, что плохого в том, чтобы иметь суперкомпьютер № 2 в мире, направление следующего суперкомпьютера стало ясным: приоритетом было улучшить удобство использования компьютера, чтобы он мог обрабатывать различные языки программирования — как любой стандартный компьютер — а не чем чисто вычислительная скорость.
Другой целью проекта было достижение беспрецедентного уровня энергоэффективности. Обе проблемы были решены с созданием микропроцессора Fujitsu A64FX, который запускает те же программы, что и смартфоны и ПК, и в то же время до 20 раз мощнее своего предшественника, но при этом чрезвычайно энергоэффективен. Fugaku использует около 30 мегаватт на полной мощности.
Около 160 000 микропроцессоров A64FX используются в Fugaku, и этот чип также используется производителем суперкомпьютеров Cray Inc. (дочерняя компания Hewlett Packard Enterprise Co.), что означает первый случай в истории, когда японский суперкомпьютерный чип был по словам Мацуока, используется американским производителем суперкомпьютеров.
«Мы действительно хотели добиться того, чтобы Япония снова стала мощной силой в области полупроводников высокого класса. И это деньги налогоплательщиков, потраченные не зря», – сказал он.
Вот еще несколько выдержек из интервью с Мацуокой, лауреатом премии Сиднея Фернбаха 2014 года за работу над программными системами для высокопроизводительных вычислений.
С какими трудностями вы столкнулись при создании Fugaku?
Было много трудностей. Но один из них заключался в том, что за 10 лет нам нужно было построить что-то в 100 раз более энергоэффективное, чем компьютер K. И это было похоже на полет на Луну. В итоге оказалось, что мы действительно достигли своей цели.
Было очень сложно повысить производительность ЦП (центрального процессора) и энергоэффективность.Одна из возможностей заключалась в том, что крупные производители процессоров, такие как Intel, должны были выпустить процессор примерно к 2020 году, который удовлетворит поставленной цели, но наши прогнозы быстро показали, что это, скорее всего, не так, и мы далеко не достигнем поставленных целей.
Как и в случае с K, было совершенно ясно, что нам нужно создать собственный процессор, который будет намного быстрее и энергоэффективнее, чем современный процессор 2020 года, и в то же время будет общего назначения для совместимости с ПК и смартфонами. Это, конечно, было огромной проблемой.
Что позволило создать Фугаку?
Не только Riken и Fujitsu, но и все японское сообщество HPC (высокопроизводительных вычислений) собрались вместе. Мой центр — это национальный центр высокопроизводительных вычислений, который был создан вместе с К. Это позволило нам в конечном итоге достичь нашей цели.
Некоторые технологии при создании машины были перенесены из K. Это немного упростило задачу, но основная трудность заключалась в создании быстрого, эффективного и универсального процессора, который K не рассматривал. Когда люди думают о Fugaku, они думают, что все деньги были потрачены на разработку оборудования и закупку самой машины, но много денег было потрачено на исследования.
В какие приложения Fugaku внесет свой вклад помимо поиска прорывов в солнечных и топливных элементах?
Существует множество моделей климата, но ни одна из них не является по-настоящему точной, потому что это все равно, что пытаться предсказать погоду на 50 или 100 лет вперед. И мы знаем, что прогноз погоды сложен, предсказывая всего на две недели вперед. Поэтому мы пытаемся предсказать климат через много лет. Это очень, очень сложно. Спрос на вычисления безграничен, но такая машина, как Фугаку, позволит вам добиться гораздо большей точности в отношении того, как может выглядеть климат с учетом воздействия выбросов углекислого газа.
Суперкомпьютер Fugaku, совместно разработанный RIKEN и Fujitsu, начал работу в мае 2020 года.
Прототип Fugaku занял первое место в мире в рейтинге энергоэффективности Green500 в 2019 году благодаря своей конструкции, позволяющей эффективно выполнять вычисления с меньшим энергопотреблением. Первоначально предназначенный для эксплуатации с 2021 года, Fugaku был введен в эксплуатацию досрочно, поскольку его функциональность оказалась полезной в рамках мер реагирования на пандемию COVID-19.
В этой статье рассматривается, как производился Fugaku, и дается закулисный взгляд на производственную площадку Fugaku.
Компьютерное мастерство Fugaku достигло беспрецедентного масштаба
Fugaku – это суперкомпьютер нового поколения*, который пришел на смену компьютеру K, работа которого закончилась в августе 2019 года. Fugaku настраивается для достижения производительности выполнения приложений в 100 раз выше, чем у компьютера K. В июне 2020 года Fugaku занял первое место в списке TOP500 по вычислительным возможностям суперкомпьютеров и был почти в три раза мощнее, чем занявший второе место.
Производство Fugaku началось в апреле 2019 года на заводе Fujitsu IT Products (FJIT) в японской префектуре Исикава. Поставка более 400 компьютерных стоек от FJIT для RIKEN в Кобе началась в декабре 2019 года. Изготовление и поставка всех блоков были завершены в середине мая 2020 года.
Основные процессы производства Fugaku такие же, как и у обычных компьютеров. Однако количество компонентов, таких как центральные процессоры (ЦП), установленных в Fugaku, совершенно другое. Например, в то время как обычный компьютер имеет только один ЦП, сердце компьютера, компьютер K имеет 80 000 ЦП, а у Fugaku почти вдвое больше, или более 150 000 ЦП.
Более 150 000 подключенных компьютеров
Fugaku имеет два ЦП, установленных на каждой материнской плате, и 192 материнских платы, установленных на каждой компьютерной стойке. Это означает, что в одной компьютерной стойке установлено 384 процессора. С почти 400 такими стойками Fugaku включает более 150 000 ЦП, что эквивалентно 150 000 подключенных компьютеров.
Количество ядер ЦП, которые выполняют арифметические вычисления, также увеличилось до 48 ядер в Fugaku по сравнению с восемью ядрами в компьютере K. Использование такого количества ЦП в сочетании для сверхвысокой скорости вычислений требует как мощности ЦП, так и сетевого подключения для связи ЦП друг с другом. Также требуется большое количество кабелей для соединения стоек между собой. Кроме того, общее количество деталей в Fugaku увеличилось в 1,9 раза по сравнению с компьютером K. Это потребовало дополнительной работы для процессов сборки. Кроме того, FJIT требовалось иметь на складе большое количество деталей и место для сборки Fugaku.
Хотя на создание компьютера К ушло 10 месяцев, на создание Фугаку ушло всего семь месяцев.
Производство на максимальной скорости
Основной завод Fujitsu по производству компьютерных систем, FJIT, использовался для производства Fugaku. FJIT производит мэйнфреймы, серверы UNIX, суперкомпьютеры и другие серверы и системы хранения данных среднего и крупного размера. Приняв на вооружение производственную систему Fujitsu (FJPS), FJIT стала одной из крупнейших производственных баз Fujitsu.
FJPS — это запатентованная производственная система Fujitsu Group, основанная на производственной системе Toyota (TPS) и объединяющая информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) с кайдзен (японский термин, обозначающий постоянное совершенствование). Fujitsu использует эту систему для улучшения качества продукции и производительности за счет визуализации рабочего состояния производственных процессов и их автоматизации.
Чтобы достичь цели по производству Fugaku всего за семь месяцев, FJIT внесла коррективы в FJPS, которые включали создание прототипа и подготовку к массовому производству путем создания производственной линии. Этот процесс занял около двух лет. Эти усилия позволили с самого начала производить Fugaku на максимальной скорости, не затрагивая производство других продуктов Fujitsu.
Изобретательность Фугаку
По сравнению с производством обычных компьютеров и серверов Fugaku заставила FJIT работать с беспрецедентными масштабами и скоростью. Но это была не единственная проблема, которую FJIT пришлось решать при производстве суперкомпьютера.
Поскольку для производства Fugaku требовалось гораздо больше деталей и места, чем для производства обычных компьютеров, FJIT улучшила производственные линии Fugaku различными способами, например, оптимизировав транспортировку запасных частей. На производственной площадке, где перемещается множество деталей, оптимальный маршрут транспортировки постоянно меняется в зависимости от таких факторов, как перемещение операторов и внезапные изменения производственной ситуации.
Соответственно, необходимо было мгновенно рассчитать оптимальный маршрут для перевозки каждого участка.Таким образом, FJIT внедрила квантовую вычислительную технологию Fujitsu Digital Annealer.
Digital Annealer – это технология, предназначенная для быстрого решения задач комбинаторной оптимизации, которые трудно решить с помощью современных обычных компьютеров. Раньше FJIT полагалась на опыт рабочих, чтобы эффективно подбирать детали. Однако неопытным работникам трудно определить, какие детали следует класть на какие полки, и их транспортировка может занять довольно много времени.
Компания FJIT использовала Digital Annealer, чтобы отобразить на планшете наилучшую линию движения для подбора необходимых деталей в виде карты. Каждый оператор проверил планшет на перевозку деталей, сократив время, необходимое для работы.
Семьдесят стоек производятся в месяц
Компания FJIT автоматизировала многие сборочные линии, за исключением некоторых линий, связанных с ручной работой, таких как пайка процессоров и электронных компонентов, а также сборка полок и стоек. Одним из примеров автоматизированного процесса является закручивание винтов для крепления материнской платы к задней панели.
Работы-манипуляторы могут выполнять некоторые операции более точно, собирая данные в режиме реального времени с помощью визуальных датчиков.
Пример сборки направляющего штифта с помощью робота (фотография предоставлена Fujitsu IT Products)
Кроме того, FJIT улучшила контроль качества деталей на каждом этапе. Помимо обычных визуальных проверок, компания FJIT использовала устройство проверки внешнего вида, основанное на технологии распознавания изображений.
При проведении единичных проверок паяных печатных плат (ПП) устройство визуального контроля использовалось для областей, которые устройство контроля внешнего вида сочло некачественными. Устройство проверки внешнего вида было связано с устройством визуальной проверки с помощью ИКТ для тестирования печатных плат, которые контролировались серийными номерами.
Компания FJIT также сосредоточилась на устранении переделок при сохранении качества. В результате FJIT значительно увеличил объем производства в день по сравнению с компьютером K, производя компьютерные стойки со скоростью 70 единиц в месяц. Это позволило завершить Fugaku в соответствии с графиком.
Тестовая работа Fugaku
Компьютерные стойки не могут быть доставлены сразу после изготовления. В случае с Fugaku, состоящей из почти 400 единиц компьютерных стоек, потребовалось бы огромное количество времени и усилий, чтобы устранить любые дефекты, обнаруженные после сборки на месте. Поэтому предотгрузочная проверка компьютерных стоек имела большое значение. Во время предотгрузочного тестирования компания FJIT протестировала каждый ЦП, а затем в течение 40 часов проверила работу отдельных частей. Поскольку в процессе контроля качества выводятся большие объемы данных о результатах обработки, FJIT внедрила автоматизированные механизмы для анализа неисправностей, ремонтных работ и других процессов.
Проверка работоспособности компьютерных стоек проводилась в той же среде, что и компьютерный зал RIKEN, где фактически должен был быть установлен Fugaku.
Таким образом, FJIT применила изобретательность, чтобы гарантировать производство Fugaku в короткие сроки. Это результат объединения опыта и ноу-хау, накопленных Fujitsu Group, с передовой инфраструктурой ИКТ.
Несмотря на то, что FJIT подготовила все для производства Fugaku, она столкнулась с непредвиденными обстоятельствами. Распространение COVID-19 привело к риску приостановки производственных операций.
Во второй части этой статьи мы расскажем, как FJIT разрешил такие трудности, а также как он доставил Fugaku в RIKEN.
Читайте также: