Tokom proteklih nekoliko godina, bili smo svedoci promene bez presedana u usvajanju digitalnih tehnologija, od prilično poznatog računarstva visokih performansi (RVP) i big data analitike, do veštačke inteligencije i mašinskog učenja. Istorijski gledano, akademski zahtev da se ubrza tempo naučnog otkrića poklapa se danas sa pritiskom konkurencije da se ubrza novi dizajn proizvoda i vreme za donošenje odluka na komercijalnom tržištu.
Superračunari, koji se nazivaju i računarski ili paralelni klasteri, obrađuju složene simulacije tako što dele računarske probleme na manje „poslove“, koji istovremeno rade na više serverskih čvorova, međusobno povezanih jednom brzom mrežom. Cena i performanse takvih sistema se stalno poboljšavaju, pomažući da RVP bude pristupačniji. Danas, računarski problem za koji bi bile potrebne nedelje da se obradi na sistemu vrednom više miliona evra pre dvadeset godina, može da se reši za samo nekoliko sati na jednom serveru, opremljenom računarskim GPU-ovima.
Nekada dostupan samo obrazovnim institucijama i velikim korporacijama, RVP je danas postao dostupniji jer, javni cloud i data centri u zajednici omogućavaju manjim organizacijama da rezervišu udaljene računarske kapacitete na zahtev, plaćajući samo sate upotrebe procesora i povezane usluge.
RVP može da omogući komercijalnim organizacijama da reše širok spektar složenih problema, uključujući optimizaciju proizvoda i elektronski dizajn, kreditnu analizu i otkrivanje prevara, otkrivanje lekova i proučavanje ljudi, istraživanje nafte i gasa, istraživanje klime i vremenske prognoze, prikazivanje i snimanje filmova, njihova postprodukcija….
Arhitektura hardvera sa više računarskih GPU-a koji se danas koriste u RVP prostoru ima mnogo sličnosti sa implementacijama veštačke inteligencije i mašinskog učenja, a ukrštanje tehnologija takođe dovodi naprednija AI rešenja u mejnstrim, pri čemu RVP potencijalno omogućava modele obuke na sve većim skupovima podataka da optimizovati upotrebu računarskog klastera.
Baš kao što je poslovno računarstvo u oblaku stvorilo nove načine za preduzeća da angažuju klijente i pređu na nove načine rada, sledeća generacija superračunara će otvoriti nove mogućnosti za inovacije tako što će ubrzati za red veličine brzinu istraživanja i razvoja, kao i razvoj proizvoda.
Nova era superkompjutera
Od 2002. do 2009. godine, performanse superračunara su se udvostručavale na svakih 12 meseci. Međutim, ova stopa je pala na svake 2,3 godine od 2009. do 2019. godine, što je pripisano nekoliko faktora kao što su usporavanje Murovog zakona i tehnička ograničenja kao što je Denardovo skaliranje.
Ipak , tehnolozi su sada pronašli inovativne načine da ih prevaziđu kako bi uveli ono što se naziva „Exascale“ erom računarstva. Exaskalni sistem je onaj koji može da izvrši kvintilion operacija sa pomičnim zarezom u sekundi (FLOPS). To je milijardu milijardi – ili 1.000.000.000.000.000.000 – što znači da exaskale mašine mogu da rešavaju proračune pet puta brže od današnjih vrhunskih superkompjutera, a takođe pokreću složenije i preciznije modele.
Da bi dostigli ove nove vrhunske performanse, inženjeri koriste heterogeni pristup, koji se sastoji od integrisanih CPU-a i GPU-a i iterativne optimizacije hardvera i softvera, kako bi se dostigli novi nivoi performansi i efikasnosti uz nižu cenu po FLOPS-u.
Nigde ovo nije bolje pokazano nego sa superkompjuterom Frontier, koji se razvija u Oak Ridge Leadership Computing Facility u Sjedinjenim Državama, koji bi trebalo da uđe u istoriju kao prvi operativni exascale superkompjuter na svetu kada se uključi kasnije ove godine. Mašinu koja će ubrzati inovacije u nauci i tehnologiji i pomoći Sjedinjenim Državama da održe liderstvo u računarstvu visokih performansi i AI, pokreće AMD EPIC CPU treće generacije i Radeon Instinct GPU, a isporučiće više od 1,5 eksaflopsa snage za obradu podataka. Postoji još moćniji sistem Exascale klase zasnovan na AMD-u, nazvan El Capitan, za koji se predviđa da će biti izgrađen u Lavrence Livermore National Labs 2023. godine u Sjedinjenim Državama.
Japan je prvi izašao na tržište sa sopstvenim superkompjuterom vršnih performansi FUGAKU od 1,42 ekaflopsa, a Kina navodno koristi manje popularan Sunvai „Oceanlite“ sistem vršnih performansi od 1,32 ekaflopsa. A gde je Evropa u ovoj trci?
Evropska misija Exascale
Evropa je poznata po tome što ide svojim putevima u skoro svakom segmentu, a superračunari se ne razlikuju.
Dok Kina i SAD žele da postanu lideri u svetu superkompjutera, Evropa zauzima više kolaborativni pristup sa Evropskim zajedničkim preduzećem za računarstvo visokih performansi (EuroRVP) koje finansira Vlada, a koje je pokrenulo i sprovodi Partnerstvo za napredno računarstvo u Evropi (PRACE). Inicijativa objedinjuje resurse za finansiranje integrisane evropske RVP i infrastrukture podataka svetske klase i podržava inovativni superkompjuterski ekosistem.
Superkompjuterske napore ovog kontinenta podržava i Horizon Europe, sedmogodišnji naučno-istraživački okvir Evropske unije koji ulaže skoro 80 milijardi evra da bi podstakao otkrića, uključujući razvoj mašina za exascaliranje baziranih u EU.
Ovaj jedinstveni pristup doveo je do brojnih otkrića na evropskom tržištu superračunara, omogućavajući istraživačima širom kontinenta da se pozabave izazovima za koje se mislilo da su nedostižni.
Uzmite superkompjuter Havk, trenutno 24. sistem na TOP 500 listi najbržih superkompjutera na svetu, instaliran na Univerzitetu u Štutgartu (HLRS). Ova mašina – sistem HPE Apollo 9000 sa 5.632 nodova raspoređenih u svoja 44 ormara, od kojih svaki nosi AMD EPIC CPU – isporučuje oko 26 petaflopsa performansi i omogućio je obrazovnim institucijama i klijentima da sprovode vrhunska akademska i industrijska istraživanja u širokom spektru konteksta. Kao primer, HLRS omogućava kupcima u segmentu automobila da izvrše strukturnu analizu i simulacije dinamike fluida.
Tu je i Lumi, mašina pre exascale koja se nalazi u IT centru za nauku (CSC) u Kajaaniju, u Finskoj, koja demonstrira moć ove sledeće ere superračunarstva. Lumi, koji koristi sličnu tehnologiju kao Frontier sa svojim prilagođenim AMD EPIC „Trento“ CPU-om i četiri AMD Instinct MI 250 Ks GPU akceleratora po nodu, biće sposoban da izvrši više od 375 petaflopsa, ili više od 375 miliona milijardi proračuna u sekundi, sa teoretskim maksimalnim rezultatom od više od 550 petaflopsa u sekundi.
Ono što čini pre- i ekascale mašine posebno interesantnim je koherentnost memorije. Ova tehnologija, koja još uvek nije dostupna na globalnom tržištu, znači da postoji jedna kopija podataka kojoj pristupaju i CPU i GPU, bez potrebe da se čuvaju zasebne kopije za svaku. Ovo, zauzvrat, smanjuje prekomerno programiranje, poboljšava performanse i oslobađa sistemske resurse, pomažući efikasnijim sistemima kao što je Lumi.
Lumi se takođe može pohvaliti inovativnom „free cooling tehnologijom“, koja omogućava da se otpadna toplota koristi u mreži daljinskog grejanja Kajaani, dodatno smanjujući troškove i CO2 otisak. Očekuje se da će ova tehnologija smanjiti godišnji ugljenični otisak čitavog grada za 13.500 tona – iznos koji je jednak proizvodnji od 4000 putničkih automobila.
Zahvaljujući ovom ogromnom računarskom kapacitetu, mašina – koja se već svrstava među najbolje svetske superkompjutere – omogućava evropskim istraživačima da rešavaju probleme u različitim oblastima, od sajber bezbednosti, do otkrivanja lekova i personalizovane medicine. Pravi napredak i u oblasti klimatskih promena; Lumi koji pokreće AMD omogućava klimatskim naučnicima da pokreću klimatske modele visoke rezolucije, koji mogu pružiti bolji uvid u studije uticaja na klimu.
Na svom putu ka exascali , Evropa već shvata novi svet mogućnosti koje ovaj neuporedivi nivo performansi može da pruži; ovi sistemi će pomoći u rešavanju najsloženijih naučno-istraživačkih pitanja, omogućiti naučnicima da stvore realističnije modele Zemljinog sistema i klime, i pokretaće nova proučavanja univerzuma, od fizike čestica do formiranja zvezda.
Kontinent sada želi hardver koji prevazilazi performanse najbržeg superkompjutera Fugaku na svetu u Japanu. To je ambiciozan i složen projekat i biće potrebno vreme, zbog čega je trenutna demokratizacija RVP-a toliko važna. Sa pristupom tehnologiji koju razvijaju AMD i proizvođači x86 procesora, koja se već koristi u nekim od najbržih mašina na svetu, kao i pristup nizu dostupnih softverskih alata otvorenog koda za optimizaciju i skaliranje superračunarskih radnih opterećenja, Evropa je već sposobna da reši složena pitanja i ostvari prednosti exascalnog računarstva. Ali, ako Evropa ozbiljno misli da radi na sopstvenim, jedinstvenim sistemima Exascale klase, potrebno je kontinuirano fokusiranje i ulaganje više evropskih zemalja u razvoj domaćeg hardvera, alata i skalabilnog softvera.
Roger Benson je AMD-ov Stariji Direktor za Komercijalna rešenja u EMEA regiji.
You must be logged in to post a comment.