Китай за обсягом та Сполучені Штати за якістю продовжують свою боротьбу за створення найпотужніших комп'ютерів, гонка в якій участь Іспанії є анекдотичною

Найпотужніший суперкомп'ютер у світі називається Фугаку, він знаходиться в Центрі обчислювальних наук в Японії і має понад сім мільйонів ядер. Щойно його визначив новий рейтинг Top500, оприлюднений цього понеділка, який розробляє світовий рейтинг цих систем з кінця 1980-х. Чверть століття тому найпотужніший суперкомп’ютер у світі також був у Японії, його називали числовим аеродинамічним тунелем (СЗТ), і його поетична назва не могла бути більш буквальним: це був аеродинамічний симулятор випробувань, розроблений Fujitsu для Японська національна аерокосмічна лабораторія. Це було на вершині Top500 з 1993 по 1996 рік. "NWT був одним із перших комп'ютерів, що використовував паралельну векторну архітектуру, що досягає 100 GFLOPS із лише 140 ядрами. Хоча на технологічному рівні між NWT та Fugaku мало схожості, нинішня машина - це однозначно плід досвіду Fujitsu у суперкомп'ютерах та низькому споживанні ", - вважає Карлос Кордеро, директор з технологій Fujitsu в Іспанії.

японський

"Ті, хто не обчислює, не змагаються", - говорить Матео Валеро, директор Барселонського суперкомп'ютерного центру (BSC), штаб-квартири знаменитого MareNostrum, який займає позицію в рейтингу з 2004 року і за цей час примножив свою силу до 300. Слова Валеро вони чудово відображають еволюцію, яку зазнав сектор суперкомп'ютерів за останні 25 років: постійну та постійно мінливу конкуренцію з боку виробників, країн та дослідницьких центрів. "Суперкомп'ютери, поряд з технологіями, натхненними квантовими обчисленнями, стануть двома робочими конами в найближчі роки. Fujitsu має важливе лідерство в обох технологіях, і враховуючи те значення, яке вони матимуть у вирішенні багатьох важливих проблем з якими людство зіткнеться в наступному десятилітті, це два напрямки роботи та інвестицій, які є абсолютно пріоритетними ", додає Кордеро.

Обчислення та змагання - це не примха, і тим більше зараз. Криза коронавірусу зробила ці системи цінним ресурсом для дослідження хвороб. Сам Валеро підтверджує, що MareNostrum вже вносить свої обчислювальні потужності в проект, в якому співпрацюють інші європейські країни. А з іншого боку водойми Дональд Трамп кілька місяців тому оголосив, що Білий дім об’єднає зусилля з IBM, Amazon, Microsoft і Google, щоб сконцентрувати максимальну обчислювальну потужність у пошуку засобів для лікування та вакцин: 16 систем, які разом досягають 330 petaFLOPS.

Розподіл Топ-500 за країнами та виробниками

FLOPS - операції з плаваючою точкою в секунду - це величина, яка відображає дуже високу продуктивність цього обладнання та один з найцінніших активів будь-якого комп’ютера, який хоче конкурувати у глобальному масштабі. Хоча з'явилися більш конкретні рейтинги, такі як Green500, який враховує витрати на енергію, вступ до знаменитого Top500 - це питання швидкості. "Комп'ютери класифікуються після виконання програми, яка складається з розв'язання системи лінійних рівнянь", - говорить він Валеро. Першим, хто закінчить, буде найшвидшим у світі. Ті, хто слідує за ним, займуть наступні позиції у списку, поки не досягнуть півтисячі команд.

Чисельний аеродинамічний тунель досяг максимальної швидкості 0,17 тераФЛОПС у 1995 році. Найкраща оцінка Фугаку перевищує 415 000 TFlops і подвоює показники команди, яка посідає другу позицію в рейтингу, Американський саміт, який утримував лідерство протягом останніх чотирьох видань класифікації, що публікуються щороку в листопаді та червні. "Архітектура Fugaku базується на процесорі A64FX. Цей процесор, розроблений Fujitsu, дотримуючись архітектури v8-A ARM, сьогодні є процесором з найкращою продуктивністю на ватну енергію, що споживається, а також інтегрує інструкції з векторної обробки та набір інструкцій, які значно прискорюють навчання штучному інтелекту ", пояснює Кордеро.

Якби Сполучені Штати поставили комп’ютер біля керма, це нікого не здивувало б: вони зробили це для 28 із 51 дворічного випуску Top500, що виходили за останні 25 років. Китай досягав 11-ти разів, а Японія - 12. Інша новинка полягає в тому, що історичний лідер більше не має абсолютного домінування у високопродуктивній обчислювальній війні. Вперше він програв Китаю в червні 2016 р. І не відновив його з червня 2017 р. Настільки, що за новими даними азіатський гігант зараз складає 45,2% кваліфікованих команд проти 22,8% американців та віддалених 5,8% японців. "Вони інвестували в придбання багатьох машин, щоб поставити їх на службу дослідникам та компаніям, і паралельно вони розробляють машини, щоб конкурувати зі США та Японією", - пояснює Валеро. Решта країн поділяють решту 26,2% із концентраціями набагато нижчими, ніж у двох наддержав.

Еволюція кількості суперкомп'ютерів у Top500

На сьогоднішній день історія все ще погоджується з США: майже половина з 25 500 суперкомп'ютерів, які зайняли нішу в Top500 з 1995 року, знаходилася на її території, тоді як Китай поки що може похвалитися тим, що кинув у рейтинг трохи більше з 2800 команд опубліковано в листопаді та червні з 1995 по червень 2020 року; і це друга країна з найбільшою присутністю на подіумі, яку укомплектувала Японія з 2086 командами. "Сполучені Штати вже багато років це чітко усвідомлюють. Для безпеки нації, для конкурентоспроможності компаній ви знаєте, як ці хлопці, і більше з тим, який вони мають зараз", - говорить директор BSC.

Але на цьому дані про перевагу Америки в конкурентній боротьбі з обчислювальною технікою не закінчуються. Китай також блідне в FLOPS. Згідно з останніми даними, на США продовжує припадати 25,7% обчислювальної потужності, порівняно з 25,4% у Китаї та несуттєвих 23,7% в Японії. "Тобто американські машини одна за одною потужніші за китайські", - продовжує Валеро. "І це не означає, що це тому, що це китайська технологія, тому що багато їх машин все ще використовують американські технології".

А Іспанія? Його єдина позиція, досягнута в останньому рейтингу, що відповідає Мареноструму, посідає інші 149, досягнуті за останні 25 років. "Сума невелика, і це справді відображає, що Іспанія виділяє ресурси на суперкомп'ютери, але не на рівні інших країн. І, звичайно, директор центру каже, що ми дуже задоволені ресурсами, які нам дають адміністрації ", уточнює Валеро. Окрім BSC, в історії Top500 фігурують інші установи або компанії, такі як Центр енергетичних, екологічних та технологічних досліджень (CIEMAT), Державне метеорологічне агентство (AEMET), Vodafone, Telefónica, El Corte Inglés або Carrefour . "Суперкомп'ютер є дуже корисним і необхідним інструментом для більшості передових досліджень, що проводяться в тій чи іншій країні. Наприклад, персоналізована медицина, зміна клімату, нанотехнології. Отже, чим більше у вас інструментів, тим більше груп створюється навколо інструмент і проводиться більше досліджень, і тим більше ви можете допомогти суспільству ", - говорить директор BSC.

Обладнання та виробники з основних країн (та Іспанії)

Пробудження китайських гігантів висунуло Lenovo на перший план, і його вражаючий зліт за останні 15 років не випадково: це продукт придбання компанією суперкомп'ютерного підрозділу IBM. "Для нас суперкомп'ютери є вершиною технологічного розвитку. Це дозволяє нам розробляти нові технології, які згодом будуть перенесені на обчислення загального призначення", - пояснює Мігель Тероль, архітектор високопродуктивних обчислювальних рішень у Lenovo EMEA. У новому рейтингу 180 з команд Top500 прийшли з заводу Lenovo, включаючи машину MareNostrum.

Китайська компанія, яка вже придбала підрозділ персональних комп'ютерів у IBM у 2005 році, буквально приймає свідчення цього, яке протягом попередніх десятиліть очолювало рейтинг. З іншого боку кільця, Hewlett Packard Enterprise (HPE), також класичний лідер Top500, готується знову з'явитися після завершення покупки Cray минулого року. Наразі Валеро не стурбований концентрацією такої кількості обчислювальних потужностей у такої кількості марок: "Конкуренція завжди хороша, але мене турбує те, що її немає в Європі. Вся економічна війна за 5G. Та штучний інтелект "А в Європі ми сироти", - стверджує він. "Це добре використовувати їх як такі. Оскільки наука та техніка просуваються. І що дуже добре, це також їх виготовлення, оскільки це дає вам автономність. Не тільки для додатків суперобчислювальної техніки, але й усіх видів штучного інтелекту, крайових обчислень, автономні машини, сервери. Європа повинна робити ставку на дизайн мікросхем ".

Крім того, для директора BSC настав час звернути увагу на інші класифікації, які більше враховують стійкість команд. "Наскільки ти швидкий, але скільки коштує твоя енергія?" "Подивіться на п’яту машину, одну з китайських". Це стосується Тяньхе-2А, розташованого в Національному суперкомп'ютерному центрі Гуанчжоу. У Green500, який вимірює енергоефективність комп’ютерів, що входять до рейтингу Top500, п’ятий за потужністю суперкомп’ютер у світі опускається на 87 місце. "Для нас продуктивність та стійкість - це не дві незалежні змінні. Без одного не існує. Отже, Отримання більш високих показників неминуче передбачає досягнення більшої енергоефективності, оскільки доступність енергетичних ресурсів обмежена ", підкреслює Тероль. У випадку з Фугаку, який Кордеро описує як "надзвичайно стійку суперкомп'ютерну систему", перше місце у Top500 стає Green500 у також поважному дев'ятому.

Остудити гарячою водою

Велика ставка Lenovo щодо обмеження енергоспоживання своїх комп'ютерів називається Нептун. Цей протиінтуїтивний підхід спирається на систему охолодження гарячої води. "У традиційних системах охолодження ми повинні охолоджувати воду до низьких температур, щоб мати змогу належним чином охолодити обладнання. Ми можемо поставити воду до 50 градусів, тому вартість охолодження набагато нижча", - говорить Тероль. Це також доповнено системою моніторингу та регулювання споживання енергії в режимі реального часу.