Mire használják a világ legerősebb szuperszámítógépét?

Hivatalosan is debütált a világ első, exascale teljesítményű számítógépes rendszere, ami lehet, hogy csak papíron számít a legerősebbnek.

Az Egyesült Államok Tennessee-ben található Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumában telepített Frontier rendszer másodpercenként 1,1 (még pontosabban: 1,102) exaflop teljesítményre képes, amivel rögtön meg is szerezte a világ 500 legerősebb szuperszámítógépes rendszerét tömörítő Top500 lista első helyét. És nem csak szimplán a dobogó tetejére került, hanem az ötszázas lista teljes számítási kapacitásának negyedét(!) a Frontier adja.

Mit is jelent ezt a felfoghatatlanul nagy teljesítmény? Egyetlen másodperc alatt akár 1 trillió, vagyis 10 a 18-on darab utasítást tud feldolgozni, legalább egy nagyságrenddel meghaladva a petaflops/s képességgel bíró szuperszámítógépeket, és sok nagyságrenddel az átlagos számítógépeket. Összehasonlításképp, egy Playstation 5 nagyjából 10 teraflop/s tempót tud, vagyis 5 nagyságrenddel marad el a Frontiertől.

Ráadásul ez közel sem a vége, hanem inkább csak az eleje a nyers erődemonstrációnak. Még nem érte el végleges formáját a rendszer, a következő hónapokban és években tovább bővítik a tervek szerint. Egyre finomodó szoftverével együtt valószínűleg növelni fogja teljesítményét, és elérheti az elméleti 2 exaflop per másodperces teljesítményt.

AMD mindenhol

Természetesen egy ilyen rendszer esetében minden paraméter szuperlatívuszokban írható csak le. Az USA Energiaügyi Minisztériumának fejlesztésében létrejött Frontier közel 9 millió (egészen pontosan: 8.730.112) processzormagból áll. Az új HPE Cray EX architektúra harmadik generációs, kifejezetten nagyteljesítményű számítógépekhez tervezett AMD EPYC CPU-kat tartalmaz, AMD Instinct 250X gyorsítók és Slingshot-11 belső interfészek mellett.

Kijelenthető, hogy általánosan kedveltek az AMD processzorok a szuperszámítógépekben. A Top500 legfrissebb, júniusi verziójában az EPYC lapkák az első tíz rendszerből ötben megtalálhatók voltak, az első húsz szuperszámítógépből pedig tíz alapul ezekre a processzorokra. A teljes listából pedig 94-ben képviselt a gyártó, ami jelentős emelkedés a 2021 novemberi állapothoz képest. Akkor a világ 500 legerősebb számítógépéből még „csak” 73-ban dolgoztak AMD APYC CPU-k.

Rendben, hogy erős, de mire használják?

Thomas Zacharia, az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium igazgatója felfedte, hogy milyen munkára tervezik befogni a minden korábbit lepipáló teljesítményt. Az exascale számítástechnika bevezetésével a Frontier a világ legnagyobb tudományos kihívásait fogja megoldani, adott hangot magabiztosságának Zacharia.

Minden korábbinál nagyobb és részletesebb szimulációkat lehet futtatni rajta, így az obligát klímakutatás, nukleáris fúzió modellezés és gyógyszerkutatás terén hozhat áttöréseket. Várakozások szerint a mesterséges intelligencia képzésében szintén jelentős előrelépéseket lehet majd elérni a Frontier révén, amivel korábban nem remélt lehetőségek tárulhatnak fel a tudományok és a mérnöki fejlesztések területén.

Mindezt az állami kutatólaboratóriumok, akadémiai intézetek és a magánszektor szereplői közötti több mint egy évtizedes együttműködés teszi lehetővé. Az USA Energiaügyi Minisztériumának támogatása, vagyis az Exoscale Computing Project végrehajtása elengedhetetlen volt a siker eléréséhez. A 2016-ban létrejött Exascale Computing Initiative (ECI) nagymértékben járult hozzá az exaflops per másodperces rendszerek kutatásához és fejlesztéséhez. Ne legyenek illúzióink; a várható tudományos áttörések mellett nemzetbiztonsági érdekek is szerepet játszottak az állami támogatás elnyerésében.

Mit rejteget Kína?

A Frontierrel az USA ismét vezető pozícióba kerülhetett a Top500-as listán, letaszítva a japán Fugaku rendszert a második helyre. Utóbbi közel ugyanakkora mennyiségű processzormaggal bír, ám „csak” 442 petaflop/s teljesítményre képes. A képzeletbeli dobogó alján áll Európa, a szintén viszonylag újnak számító, ugyancsak HPE Cray EX alapokra épülő LUMI rendszerrel. A finn Kajaaniban található EuroHPC központban beüzemelt LUMI közel 152 petaflop/s csúcsteljesítménnyel bír, és egyben ez a lista egyik leginkább környezetbarát tagja.

Míg a negyedik és az ötödik helyen szintén egy-egy amerikai szuperszámítógép található, a hatodik helyen levő Sunway TaihuLight számít geopolitikai szempontból fontos kihívónak. A kínai Nemzeti Kutatási Központ számítástechnikáért felelős részlegének fejlesztésében létrejött rendszer Vuhszi (Wuxi) városában dolgozik, mintegy 93 petaflopos másodpercenkénti teljesítményt kínálva a távolkeleti mérnökök és kutatók számára.

A The New York Times ugyanakkor rávilágított, hogy néhány szakértő szerint Kínának két olyan rendszere is van, amik szinten exascale kategóriában versenyeznek, sőt, le is pipálják a Frontiert. Ez azonban hivatalosan meg nem erősített információ, mert a kínai üzemeltetők nem hitelesítették teszteredményeiket. Az első, erről szóló értesülések viszont már tavaly ősziek, eszerint az Egyesült Államok – továbbra is – lemaradásban van a rizs hazájához képest ezen a területen.