U nima uchun ishlatiladi? chegara, Oak Ridge milliy laboratoriyasida ishlaydigan dunyodagi eng kuchli va eng tezkor superkompyuter? Reaktorni modellashtirishdan iqlim prognozigacha.
Bu savol kengroq kontekstga ega. Mendan tez-tez so'rashadi, agar har birimizda kompyuter bo'lsa, nega biz bunday kuchli mashinalarni quramiz? Albatta, superkompyuterlar juda katta miqdorda energiya iste'mol qiladigan juda qimmat mashinalardir, lekin biz ulardan olgan narsamiz ancha qimmatlidir. Bugun men buni Frontier superkompyuteri misolida tushuntirishga harakat qilaman.
Shuningdek, qiziqarli: OpenAI tarixi: bu nima edi va kompaniyani nima kutmoqda
Nima uchun bizga superkompyuterlar kerak?
Muxtasar qilib aytganda, superkompyuterlar juda katta axborot oqimini qayta ishlashlari mumkin. Bizning dunyomiz juda tez o'zgarmoqda, insoniyat nihoyat qayta ishlanishi, tahlil qilinishi, guruhlanishi, saqlanishi kerak bo'lgan ulkan ma'lumotlar bazasini yaratdi. Bu bizga, masalan, yangi, arzonroq va samaraliroq dori-darmonlarni, bardoshli materiallarni olishga, o'nlab yillar davomida iqlim o'zgarishini bashorat qilishga va hokazolarga yordam beradi. Superkompyuterlar termoyadroviy reaktorlar kabi biz qurmoqchi bo'lgan ob'ektlarning harakatini modellashtirishga imkon beradi. Va bu eng tezkor superkompyuterlarni qo'llashning ba'zi bir misollari. Ha, ularni ishlab chiqarish va saqlash juda qimmat, lekin ular bunga arziydi.
Ammo asosiy narsalardan boshlaylik. Har holda superkompyuter nima? Hozircha buning aniq ta'rifi yo'q. Biroq, har bir hozirda ishlaydigan superkompyuterning o'ziga xos xususiyati juda yuqori hisoblash quvvatidir. Internetda soddalashtirilgan ta'rifni topish mumkin, unga ko'ra superkompyuter - kamida 1 teraflops hisoblash ko'rsatkichlariga erisha oladigan mashina, ya'ni 1012 (trillion) soniyada suzuvchi nuqta operatsiyalari. Bu oddiy uy kompyuterlari bilan solishtirganda juda ko'p.
Agar ilgari kompyuterlarning tezligi IPS (sekundiga ko'rsatmalar) da o'lchangan bo'lsa, superkompyuterlar uchun yangi birlik - FLOPS, ya'ni soniyada suzuvchi nuqta operatsiyalari ixtiro qilinishi kerak edi. Bu raqam qanchalik baland bo'lsa, kompyuter shunchalik kuchliroq bo'ladi.
Albatta, ma'lum bir hisoblash chegarasiga asoslangan yondashuv juda tez eskiradi, chunki bu mashinalarning yadrosi bo'lgan protsessorlarning ishlashi doimiy ravishda rivojlanib, o'sib boradi. Har bir yangi protsessorlar chiqarilishi bilan zamonaviy kompyuterlarning unumdorligi ham ortadi. Biroq, ularni qurish juda qiyin va moliyaviy jihatdan qimmat.
Shuningdek o'qing: Inson miyasi loyihasi: inson miyasiga taqlid qilishga urinish
Qaysi superkompyuterlar eng tezkor?
Bizda bu masala bo'yicha so'nggi ma'lumotlar mavjud. 2023-yil noyabr oyida ko‘p yillar davomida Yer yuzidagi eng kuchli kompyuterlarning unumdorlik reytinglarini muntazam e’lon qilib kelayotgan Top500.org veb-sayti ayni paytda mavjud bo‘lgan 62 ta eng samarali superkompyuterlarni taqdim etuvchi Top500 reytingining so‘nggi, 500-nashrini e’lon qildi. .
Frontier tizimi hali ham sayyoradagi eng samarali superkompyuter hisoblanadi. Bu superkompyuter dunyodagi birinchi exascale hisoblash tizimi bo'lib, ya'ni tezligi 1 eksaflopsdan oshdi. Frontierning o'zi AQShning Tennessi shtatidagi Oak Ridj shahrida joylashgan Milliy laboratoriyada joylashgan. Ushbu superkompyuter 1193 EFlops (ekzaflop - kvintilion yoki 10) bo'yicha HPL balli (High Performance LINPACK - superkompyuterlarning xom ish faoliyatini baholovchi maxsus test) joriy yetakchi hisoblanadi.18 soniyada suzuvchi nuqta hisoblari).
Taqqoslash uchun: eng kuchli chipning tezligi Apple M1 Ultra taxminan 21 teraflops (bir trillion FLOPS) ni tashkil qiladi. Raqam juda katta, bu haqiqat. Ajablanarlisi shundaki, 2002 yilda undan ham yuqori tezlikni ishlab chiqqan kompyuter mavjud edi - bu Yaponiya texnologiya giganti NEC korporatsiyasining Earth Simulator superkompyuteri. Uning tezligi taxminan 36 teraflops edi!
Frontier AMD EPYC 64C 2 gigagertsli protsessorlardan foydalanadi va eng yangi HPE Cray EX235a arxitekturasiga asoslangan. U 9408 AMD EPYC protsessorlari va 37632 AMD Instinct MI250x tezlatkichlaridan yig‘ilgan. Umuman olganda, tizimda 8 699 904 ta protsessor va grafik yadro mavjud. Bundan tashqari, Frontier 52,59 GFlops/vatt ta'sirchan quvvat samaradorligiga ega va ma'lumotlarni uzatish uchun HPE Slingshot 11 tarmog'idan foydalanadi. Shunday qilib, sinovlar davomida u 1,1 eksaflop ishlab chiqarishga qodir. Eng yuqori ko'rsatkich 1,686 eksaflopsga yetdi. Qurilmaning narxi 600 million dollarga baholanmoqda.
Bu flop rejimida ishlaydigan dunyodagi birinchi va hozircha yagona superkompyuterdir. Frontier bir yil avval yetakchi bo‘lgan, biroq 2023-yil iyun oyidagi reytingda hech kimning o‘z mavqeiga tajovuz qilishga ham imkon bermagan. Va hozircha, 2024 yil boshida Amerika superkompyuteri dunyodagi eng samarali hisoblanadi.
Ammo olimlar, ehtimol, bir muncha vaqt o'tgach, u boshqa Amerika mashinasi - Aurora superkompyuterining ustunligini tan olishga majbur bo'lishini taxmin qilishmoqda.
So‘nggi reytingga ko‘ra, AQShning Illinoys shtatidagi Argonne Leadership Computing Facility’da ishlovchi Intel Sapphire Rapids chiplariga ega yangi Aurora superkompyuteri HPL ko‘rsatkichi 585,34 PFlops bilan ikkinchi o‘rinni egalladi. Garchi bu Frontier flagman superkompyuterining unumdorligining atigi yarmi bo'lsa-da, Aurora tizimi hali tugallanmagan va rejalashtirilgan yakuniy tizimning faqat yarmi hozirda ishlamoqda. Tugallangach, Aurora-ning prognoz qilingan ishlashi 2 EFlopsdan oshadi. Intel tomonidan yaratilgan Aurora superkompyuteri HPE Cray EX arxitekturasiga asoslangan - Intel Exascale Compute Blade, Intel Xeon CPU Max Series protsessorlari va Intel Data Center GPU Max Series tezlatkichlaridan foydalanadi. Frontier-da bo'lgani kabi, HPE Slinghot-11 tarmog'i ma'lumotlarni uzatish uchun javobgardir.
Uchinchi eng samarali superkompyuter - Eagle nomli bulutga asoslangan yangi tizim Microsoft AQShda Azure. Bu texnologik qiziqish, chunki Eagle bulutli superkompyuterdir va Top500 reytingidagi uchinchi o'rin bulutli tizim tomonidan erishilgan eng yuqori ko'rsatkichdir. Microsoft Eagle 561,2 PFlops HPL unumdorligi bilan faxrlanadi, hisoblash yuragi Intel Xeon Platinum 8480C protsessorlari va tezlatkichlaridir. NVIDIA X100
Bu o‘rinda yapon superkompyuteri Fugakuni eslatib o‘tish joiz, uning unumdorligi Frontier’dan uch barobar kam, o‘tmishdagi eng samarali superkompyuterlardan biri – LUMI. Garchi xitoyliklar hali ham qudratli narsa qurayotgan bo'lsalar ham, barchasi kelajakda.
Shuningdek, qiziqarli: 2024 yil uchun texnologik prognozlar: nimani kutish kerak?
Nima uchun bizga shunchalik ko'p hisoblash kuchi kerak?
Siz Yerdagi eng tezkor mashinalarning samaradorligiga qoyil qolishingiz mumkin, ammo ular erishgan samaradorlik rekordlarni buzish emas, balki eng qisqa vaqt ichida kerakli hisob natijalarini olishdir. Hech bir superkompyuter foydalanuvchisi bu mashinadan elektron pochta xabarini yozish yoki taqdimot tayyorlash uchun foydalanmaydi. Uylarimizdagi qurilmalarda bajarishimiz mumkin bo'lgan vazifalarni bajarish uchun bunday mashinalardan foydalanish dahshatli isrof bo'ladi. Axir superkompyuterlarning hisoblash salohiyati oddiy kompyuterlarda mavjud bo'lmagan amallarni bajarishga imkon beradi.
Biz qanday vazifalar haqida gapirayapmiz? Birinchidan, haqiqiy foyda keltirishi mumkin bo'lganlar haqida va bu darhol pulga aylantirilishi shart emas. Eslatib o‘tamiz, Frontier superkompyuterini yaratish uchun bor-yo‘g‘i 600 million AQSH dollariga yaqin mablag‘ sarflangan. Albatta, undan foydalanish va doimiy texnik xizmat ko'rsatish xarajatlari ham katta ahamiyatga ega. Superkompyuter 680 kvadrat metr maydonni egallaydi va 21 MVt elektr energiyasini iste'mol qiladi.
Frontier, boshqa superkompyuterlar singari, iqlimni modellashtirish, insoniyat uchun muhim bo'lgan yangi dori-darmonlarni tadqiq qilish va ishlab chiqarish, yangi moddiy texnologiyalarni tadqiq qilish va boshqalar kabi vazifalar uchun ishlatiladi. Albatta, ushbu turdagi uskunalar tomonidan bajariladigan vazifalar doirasi ancha kengroq bo'lib, masalan, har xil turdagi ulkan ma'lumotlar to'plamlarini tahlil qilishni o'z ichiga oladi: moliyaviy, tibbiy, sun'iy yo'ldosh tasvirlari, jismoniy hodisalarni modellashtirish va boshqa ko'plab. Frontier birinchi o'ta miqyosli superkompyuter ekanligi unga boshqa superkompyuterlarda ham qiyin bo'ladigan vazifalarni bajarishga imkon beradi.
Bunga termoyadroviy reaktorning butun hayotiy tsiklini modellashtirish misol bo'lishi mumkin. Ha, bu xato emas. Dunyoda hali bitta termoyadroviy elektr stansiyasi mavjud emas, biroq Frontierning kuchli exascale hisoblash quvvati gipotetik termoyadroviy reaktorning harakatini taqlid qilish va bunday reaktordagi plazma harakatini bashorat qilish imkonini beradi. Albatta, termoyadro energiyasi tijoratlashtirilmaguncha, uning foydalari haqida o‘ylash qiyin, lekin dunyoda hech kim termoyadro energiyasini yaratish va rivojlantirishga hissa qo‘shadigan hamda butun insoniyatni energiya taqchilligidan qutqaradigan hisoblash kuchi har qanday qiymatga arzigulikligiga shubha qilmaydi. sarmoya.
Shuningdek o'qing: Hammasi haqida Microsoft Kopilot: kelajakmi yoki noto'g'ri yo'lmi?
Superkompyuterlar va tibbiyot
Superkompyuterlarning qo'llanilishidan biri kimyoviy moddalar va organik birikmalarning tuzilishi bilan bog'liq murakkab va energiya talab qiladigan hisob-kitoblardir. Ayrim moddalarning xulq-atvorini sinchkovlik bilan tahlil qilish, bu ma'lum bir birikmaning xatti-harakatlarini juda aniq darajada taqlid qilish qobiliyati tufayli mumkin bo'lgan yangi, samaraliroq dori vositalarini ishlab chiqish imkonini beruvchi vositadir.
2020 yilda, Frontier superkompyuteri ishga tushirilishidan oldin, Oak Ridj milliy laboratoriyasi olimlari o'sha paytda Summit superkompyuteriga ega bo'lgan (bu mashina 2018 yilda eng samarali superkompyuter edi, u hali ham ishlatilmoqda va samaradorligi bilan 7-o'rinni egalladi). 148,8 PFlops) undan yangi turdagi saraton dorisini yaratish uchun foydalangan. Yangi dori ilgari qo'llanilgan vositalarga qaraganda taxminan 10% yaxshiroq, davolashda samaraliroq bo'lib chiqdi. Albatta, 10% unchalik ko'p emas, lekin buni o'sha "kichik" farq tufayli o'z hayotini saqlab qolishga muvaffaq bo'lgan bemorlarga ayting. Inson hayoti, albatta, bebahodir, lekin yuqori samaradorlikka ega bo'lgan har qanday dori sog'liqni saqlash tizimi uchun katta resurslarni tejash va davolanish xarajatlarini kamaytirishi mumkin. Bu erda Frontier yordam berishi mumkin. Uning imkoniyatlari o'sha Summit superkompyuteridan ancha yuqori.
Shuningdek o'qing:
- Apple Vision Pro iPhone-dan keyingi eng inqilobiy qurilmadir. Lekin bir nuance bor ©
- ga oʻtish Apple M2 protsessorli MacBook Air: sharh va mening taassurotlarim
Chegara va yangi iqlim modeli
Iqlimni modellashtirish Yerning ming yillik tarixi modelini tahlil qilish va asoslashni talab qiladi. Albatta, bu juda katta hajmdagi hisoblash resurslarini talab qiladigan vazifa. Biz iqlim o'zgarishini qanchalik aniqroq modellashtirib, uzoq muddatda nima bo'lishini bashorat qila olsak, bizga shunchalik tez va kuchli superkompyuterlar kerak bo'ladi.
Sandia National Laboratories xodimi Mark Teylor, o'sib borayotgan hisob-kitoblardan foydalangan holda dunyodagi birinchi uzoq muddatli iqlim bashoratlari ustida ishlayotgan tadqiqotchilardan biri, bir marta shunday dedi: "Frontier superkompyuterining noyob hisoblash arxitekturasi biz ilgari qila olmagan narsalarni qilish imkonini beradi". Ya'ni, bu mashinaning hisoblash quvvati bir necha yillar davomida amalga oshirilgan hisob-kitoblarni qisqartiradi. Shu bilan birga, u tadqiqotchilarga iqlim o'zgarishi va ekstremal ob-havo sharoitlarining uzoq muddatli oqibatlari haqida batafsil hisob-kitoblarni olish imkonini beradi. "Bu iqlimni modellashtirish uchun yangi oltin standartdir", deya qo'shimcha qiladi Teylor.
Qanday afzalliklari bor? Ular shunchaki ulkan. Ob-havoning halokatli o'zgarishini bashorat qilish qobiliyati o'n minglab, ehtimol millionlab odamlarning hayotini saqlab qolishi mumkin. Iqlim isishining global va mintaqaviy suv aylanishlariga ehtimoliy ta'sirini tahlil qilish kelajakdagi o'zgarishlarga oldindan tayyorgarlik ko'rish imkonini beradi. Zamonaviy fazoviy modellar mavjud, ammo ular juda hisoblashni talab qiladi. Yaqin vaqtgacha juda talabchan. Ha, ular bizga ob-havo yoki iqlim deb ataydigan narsalarni tashkil etuvchi turli elementlar o'rtasidagi murakkab o'zaro ta'sirni nazariy jihatdan bashorat qilish imkonini beradi, masalan, bulutlarning paydo bo'lishi bilan birga keladigan konvektiv harakat, ammo u erda katta ma'lumotlar oqimini qayta ishlash kerak. va aql bovar qilmaydigan murakkablikdagi hisob-kitoblarni amalga oshiring.
Frontier superkompyuterining mavjudligi allaqachon buni o'zgartirgan. Energy Exascale Earth System Model (E3SM) loyihasi yangi dasturiy ta'minot yondashuvlarini katta hajmli ishlash bilan birlashtirish orqali ushbu to'siqlarni engib o'tadi. Sara Sripathy, tadqiqot hammuallifi va E3SM loyihasi koordinatori va SCREAM deb nomlangan E3SM atmosfera modeli hammuallifi, tushuntiradi: “Iqlimni modellashtirish hamjamiyati uzoq vaqtdan beri o'nlab yillar davom etgan bashoratlarni osonlashtirish uchun kilometrlik modellarni tez ishlatishni orzu qilgan va endi bu haqiqatdir..
Boshqacha qilib aytganda, Chegarasiz bunday loyiha ma'lumotlarni qayta ishlash hajmlari yo'qligi sababli shunchaki muvaffaqiyatsiz bo'ladi. Biroq, shuni ta'kidlash kerakki, nafaqat asosiy hisoblash quvvati, balki modellarning o'zini optimallashtirish ham muhimdir. Lourens Livermor milliy laboratoriyasining klimatologi Piter Kolduell va uning jamoasi so'nggi besh yil davomida noldan yangi bulut modelini yaratishdi. U bugungi kunda zamonaviy superkompyuterlarning hisoblash quvvatining juda muhim tarkibiy qismi bo‘lgan grafik protsessorlarda (GPU) samarali ishlaydi. Bu erda o'z sinfidagi qiziqarli eng yaxshi avtomobil ham kiritilishi mumkin.
Tasavvur qiling. Kodni grafik protsessorlarda ishlashga moslashtirish sezilarli samaradorlikka olib keldi. SCREAM 8192 soatlik bitta hisoblash seansida odatda bir yildan ko‘proq vaqtni (aniqrog‘i 1,25 yil) davom etadigan global bulut shakllanishini taqlid qilish uchun 24 chegara tugunlarida ishlashi mumkin. 30-40 yilni qamrab olgan uzoq muddatli simulyatsiyalar Frontierda bir necha hafta ichida amalga oshirilishi mumkin. Tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, ilgari bunday hisob-kitoblarni amalga oshirish deyarli imkonsiz edi. Ushbu tadqiqotlar haqida ko'proq ma'lumot olishga qiziqqanlar mumkin yangi ilmiy nashr bilan tanishing Mark Teylor va uning jamoasi.
Shuningdek, qiziqarli:
- AQSh armiyasi Santa Klausni qanday kuzatib boradi
- Sotishni taqiqlash Apple AQShda tomosha qiling: ishning barcha tafsilotlari
- Ko‘rib chiqish Lenovo Yoga Book 9i: ikkita displeyli konvertatsiya qilinadigan noutbuk
Chegaraviy va moddiy texnologiyalar
Frontier superkompyuterining ulkan imkoniyatlaridan foydalanadigan qiziqarli loyihalardan biri bu materiallar texnologiyasi sohasidagi ishdir. Bu qotishmaning eng katta hisoblash simulyatsiyalaridan biri bo'lib, uning hisoblash samaradorligi tufayli kvant darajasiga yaqin aniqlikka erishish imkonini berdi. Michigan universitetidan Vikram Gavini tomonidan olib borilgan ushbu tadqiqot innovatsion hisoblanadi, chunki u turli materiallarning xatti-harakatlarini modellashtirish uchun Shredinger tenglamasidan foydalanadi. Frontierning ulkan hisoblash quvvati unga 75 000 atomdan iborat magniy qotishma tizimini simulyatsiya qilishga imkon berdi.
Magniy qotishmalari juda qiziqarli materialdir. Bu juda engil va ayni paytda kuchli. Shu bilan birga, magniy qotishmalari ma'lum nuqsonlarga, asosan dislokatsiyalarga (ya'ni, materialning kristalli tuzilishidagi massiv nuqsonlar) sezgir bo'lib, ularning mexanik xususiyatlarini keskin o'zgartiradi. Bu istiqbolli materialni yaroqsiz metall bo'lagiga aylantiradi, chunki u oson yorilib ketadi, mo'rt va beqaror. Olimlar Frontier kompaniyasining hisoblash quvvati yordamida magniy qotishmalarida ushbu nuqsonlarning bir qismini tuzatishga muvaffaq bo'lishdi. Ammo bu mashaqqatli ishning boshlanishi.
Shuningdek, qiziqarli:
Superkompyuterlarning kelajagi?
Oddiy kompyuterlar ba'zi ilmiy va texnik muammolar bizga qo'yadigan muammolarni hal qila olmaydi. Superkompyuterlar ko'proq hisoblash quvvatiga ega bo'lib, ular oddiy kompyuterlarda imkonsiz yoki juda ko'p vaqt talab qiladigan hisob-kitoblarni amalga oshirishga imkon beradi. Superkompyuterlarni yaratish orqali olimlar bizning bilim va imkoniyatlarimiz chegaralarini kengaytirishga, shuningdek, kelajagimizga katta real ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan muammolarni hal qilishga intiladi.
Mur qonunida aytilishicha, kompyuterlarning kuchi eksponent ravishda oshadi. Har ikki yilda hisob-kitoblar tezligi ikki baravar oshadi, muhandislar va olimlar ilgari imkonsiz deb hisoblangan muammolarga yechim topishga muvaffaq bo'lishadi.
Bir kun kelib superkompyuterlar oddiy narsaga aylanadi. Axir, bundan atigi o'n yil oldin virtual haqiqat, bulutli o'yinlar va metakoinot kabi tushunchalar faqat bir nechta texno-mutaxassislar va geekslarning tasavvurida mavjud edi va bugungi kunda bu bizning haqiqatimiz. Kelajak avlod superkompyuterlar imkoniyatlaridan foydalanish uchun IT-ta’lim olishi va Google’da ishga joylashishi shart emas: ular smartfon, noutbuk va boshqa narsalar kabi jimgina va sezilmas tarzda kundalik hayotning bir qismiga aylanadi.
Shuningdek o'qing: