Tidak semua orang mengerti mengapa kita membutuhkan beberapa superkomputer yang mahal. Mungkin ini hanya untuk pamer dan membuang-buang uang? Mari kita coba mencari tahu …
Peringkat Top-500 baru dari superkomputer terkuat di dunia telah diterbitkan. Kali ini mobil Amerika mengambil tempat pertama, mendorong "rekan" China. IBM telah meluncurkan superkomputer paling kuat, Summit, yang ditugaskan oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge Departemen Energi AS. Kinerja sistemnya diperkirakan 200 petaflops (200 kuadriliun operasi per detik). Sementara China dan Amerika Serikat memperebutkan "medali", mobil Rusia …
… puas hanya dengan satu tempat di sepuluh kedelapan. Ilya Plekhanov berbicara tentang perlombaan komputasi dan kemungkinan baru negara-negara terbesar di dunia dengan mesin mereka yang kuat.
Setelah tes Linpack standar, yang menangkap kinerja operasi superkomputer, indikator sebenarnya dari American Summit adalah 122,3 petaflops, sedangkan kinerja mantan juara, Sunway TaihuLight China, adalah 93 petaflops. Jadi Amerika Serikat mendapatkan kembali telapak tangan dalam superkomputer paling produktif, yang kalah dari China pada 2013.
Prosesor Summit.
KTT AS yang baru terdiri dari 4.608 server IBM AC922 prosesor ganda berdasarkan prosesor IBM Power9 22-inti, masing-masing didukung oleh 6 GPU NVIDIA Tesla V100. Koneksi internal menggunakan jaringan Mellanox dual-rail EDR InfiniBand dengan bandwidth 200 Gbps per server. Superkomputer ini berjalan pada sistem operasi Red Hat Enterprise Linux 7.4. MIT Technology Review melaporkan bahwa Summit ini memiliki berat lebih dari satu pesawat penumpang dan menempati 2 lapangan tenis.
Bahkan sebelum penyelesaian akhir sistem, para peneliti menjalankan komputasi terhadap genom, di mana mereka merekam kinerja KTT sebesar 1,88 eksaflop. Ini adalah pertama kalinya dalam sejarah 1 exaflops barrier dipatahkan, menurut Thomas Zachariah, direktur Laboratorium Nasional Oak Ridge. Di musim dingin, China mengancam akan meluncurkan komputer dengan kinerja 1 exaflop pada akhir tahun ini, yaitu satu triliun (10 pangkat 18) operasi per detik, sementara Amerika Serikat sebelumnya mengalokasikan $ 258 juta untuk membuat superkomputer dengan kinerja lebih dari 1 exaflop pada tahun 2021. Pengembangan, seperti yang diumumkan pada tahun 2017, dilakukan oleh enam perusahaan Amerika - Hewlett-Packard, IBM, Intel, NVIDIA, Cray dan AMD.
Suara menjalankan superkomputer:
Video promosi:
Simbol kekuatan negara
Munculnya superkomputer lain adalah semacam tonggak prestisius dan indikator apa yang dapat dilakukan negara, apakah ia memiliki sumber daya dan keterampilan, anggaran dari ratusan juta dolar hingga lebih dari satu miliar untuk membuat superkomputer, adakah kapasitas energi untuk catu daya, solusi teknik untuk menghilangkan panas, apakah mereka memiliki prosesor sendiri, personel yang berkualifikasi, dan sebagainya. Menteri Energi AS Rick Perry mengomentari penampilan Summit:
Masalah keamanan nasionallah yang bisa dianggap sebagai kuncinya, karena Amerika Serikat paling tidak mengkhawatirkan niat China untuk menjadi pemimpin di bidang kecerdasan buatan. Bagaimanapun, ini berarti penggunaan AI di bidang militer.
Chinese Sunway TaihuLight, yang menempati posisi kedua, merupakan terobosan bagi China dalam menciptakan komputasi dan basis elemennya sendiri. Prosesor Sunway TaihuLight didasarkan pada arsitektur ShenWei lokal yang dikembangkan oleh Pusat Desain IC Kinerja Tinggi Negara Bagian Shanghai. Sistem interkoneksi antar-prosesor dari node, yang dikenal sebagai Sunway Network, juga dikembangkan di Cina. Selain itu, Sunway TaihuLight memiliki implementasi sendiri dari standar perangkat lunak pemrograman paralel, sistem operasi SunWay Raise OS 2.0.5 berbasis Linux. Artinya, China mampu mengatasi ketergantungannya pada unsur-unsur Amerika dan pembatasan yang diberlakukan pada pasokan produk berteknologi tinggi sejak 2015.
Sunway TaihuLight.
Di Rusia, pada tahun 2009, superkomputer Lomonosov dipasang di Universitas Negeri Moskow, yang berisi 6.654 node komputasi, lebih dari 94.000 inti prosesor, dan memiliki kinerja puncak 1,37 Pflops. Kinerja nyata sistem pada uji Linpack adalah 674 teraflop, yang memungkinkannya menempati posisi ke-13 dalam daftar 500 komputer paling produktif teratas di dunia pada bulan Juni 2011.
Pada Maret 2018, Universitas Negeri Moskow mengumumkan bahwa pengembangan telah selesai dan operasi uji coba telah dimulai pada bagian baru superkomputer Lomonosov-2 dengan kinerja puncak 1,8 Pflops, yang di masa depan akan memungkinkannya mendekati batas 5 Pflops. Bagian superkomputer baru ini didasarkan pada prosesor multi-core Intel Skylake dan GPU NVidia Pascal P100 dengan dukungan perangkat keras untuk antarmuka NVLink berkecepatan tinggi.
"Lomonosov".
Pada bulan Maret, karyawan Joint Institute for Nuclear Research di kota Dubna, Moskow, mempresentasikan superkomputer baru "Govorun", yang akan digunakan untuk memproses data dari heavy ion collider NICA di masa depan. Kinerja Govorun adalah 1 petaflops. Superkomputer ini didasarkan pada prosesor 72-core Intel Xeon Phi 7290 dan Intel Xeon Gold 6154.
Superkomputer muncul di Rusia, tetapi tidak dengan performa yang termasuk dalam peringkat 500 Teratas. Pada bulan Januari tahun ini, Igor Chernykh, yang saat itu menjabat sebagai kepala Pusat Penggunaan Kolektif "Siberian Supercomputer Center" dari ICM & MG SB RAS, mengatakan:
Menurut Oleg Gorbachev, direktur komunikasi korporat grup perusahaan RSK, situasi tersebut dapat diperbaiki dengan program nasional:
Tugas superkomputer
Superkomputer diperlukan untuk bekerja dengan sejumlah besar data dan variabel - dengan informasi yang diukur dalam exabyte (10 pangkat 18 byte) dan dalam yottabytes (10 pangkat 24 byte). Dan ini bukan hanya tentang volume, tetapi juga tentang kecepatan. Misalnya, kalkulasi kondisi meteorologi akan menjadi tidak berarti jika memakan waktu lebih lama dari permulaan fenomena cuaca tertentu.
"Pembicara".
Pertanyaan lain adalah bahwa kesulitan muncul tidak begitu banyak dengan jumlah operasi per detik, tetapi dengan elaborasi dari algoritma yang membutuhkan kecepatan dan jumlah prosesor yang begitu banyak. Artinya, kemampuan teknis meningkat, tetapi mereka juga membutuhkan model matematika, pengisian perangkat lunak - pemahaman tentang bagaimana dan apa yang harus dihitung.
Doktor Ilmu Fisika dan Matematika, Kepala Peneliti di Institut Matematika Terapan M. V. Keldysh Andrey Kuleshov menjelaskan apa spesifikasi penggunaan teknologi superkomputer adalah:
Oleh karena itu, para ilmuwan Rusia percaya bahwa ketertinggalan Rusia di belakang Amerika Serikat dan China dalam petaflops tidak terlalu buruk. Kunci untuk penggunaan mesin yang efisien adalah tingkat matematika yang tinggi dan kelas spesialis perangkat lunak di Rusia.
Apa yang mereka lakukan sekarang
Sebagai contoh, superkomputer Spanyol MareNostrum (sebagai orang Romawi pagan kuno disebut Laut Mediterania) terletak di lokasi bekas kapel Kristen di Torre Girona dan digunakan untuk perhitungan rekayasa genetika, ahli astrofisika, membuat obat-obatan baru dan meramalkan cuaca.
Namun tidak semuanya terfokus hanya pada penelitian ilmiah skala besar. Bisnis juga aktif menggunakan superkomputer. Misalnya, Ford menggunakan mobil bertenaga dalam uji tabrakan, di mana mobil menabrak penghalang dan banyak parameter perlu difilmkan, diukur, dan dianalisis. Menggunakan superkomputer dapat mengurangi jumlah kecelakaan mobil nyata dan menguji biaya hingga sepertiganya, menghemat jutaan dolar.
Menggunakan superkomputer, DuPont telah mensintesis bahan baru yang tidak mudah terbakar, tahan korosi dan rendah racun. Dalam satu minggu, perhitungan yang diperlukan dilakukan pada superkomputer, yang totalnya menghabiskan sekitar $ 5 ribu. Studi "cara lama" akan menelan biaya setidaknya $ 50 ribu dan tiga bulan kerja.
Simulasi uji tabrak oleh superkomputer dengan mempertimbangkan kerusakan semua elemen mobil.
Sejak 1990, mitra turnamen Wimbledon di bidang teknologi adalah perusahaan Amerika IBM, yang menyediakan penyelenggara kejuaraan dengan superkomputer Watson. Dengan bantuannya, jejaring sosial dianalisis untuk mengidentifikasi suasana hati positif dan negatif penggemar, memberikan data komparatif apa pun kepada komentator dari arsip, dan mengotomatiskan pemasaran dan PR di Internet.
Perusahaan Prancis Total dalam eksplorasi minyak menggunakan superkomputer untuk menganalisis informasi tentang lapisan tanah. Pemodelan memungkinkan Anda untuk tidak melakukan pengeboran saat ada keraguan tentang keberadaan minyak. Dalam satu kasus seperti itu, meninggalkan pengeboran menghemat sekitar $ 80 juta.
Adapun superkomputer Amerika yang baru, beberapa proyek akan memiliki akses ke sana tahun ini untuk memodelkan perilaku subatomik material, mengidentifikasi faktor-faktor penyebab kanker, dan mempelajari interaksi protein dan sistem seluler. Pelanggan utama pada tahun 2019 adalah Departemen Energi, yang menggunakannya untuk komputasi energi alternatifnya. Summit juga akan digunakan dalam aplikasi kecerdasan buatan pada tahun 2019.
Dengan bantuan superkomputer Rusia, kelompok Fakultas Mekanika dan Matematika Universitas Negeri Moskow dan Institut Matematika Terapan Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia memperoleh hasil pemodelan numerik pembentukan dan pengembangan pusaran ujung dalam mode supersonik, data seismik diproses, untuk kebutuhan RSC Energia, dilakukan perhitungan aliran di sekitar pesawat ruang angkasa selama pengereman di permukaan dan pendaratan di permukaan. Bumi. Lomonosov juga memecahkan masalah perpindahan massa dan panas untuk reaktor nuklir yang menjanjikan. Pada bulan April, para ilmuwan dari Fakultas Fisika Universitas Negeri Moskow menyelidiki berbagai jenis reaksi polimerisasi menggunakan simulasi komputer di superkomputer Lomonosov-2.
Toko perakitan RSC Energia.
Pada musim semi tahun ini, diketahui bahwa Rosatom dan Roscosmos mulai menguji mesin untuk roket super berat Rusia baru dalam realitas virtual sebagai bagian dari simulasi superkomputer. Proyek ini dimulai pada tahun 2014 dan menelan biaya hampir 270 juta rubel. Pada tanggal 30 Januari 2018, telah ditandatangani tindakan penerimaan karya pengembangan perangkat lunak untuk pengujian virtual.
Apa bisa di masa depan
Ada banyak pilihan. Superkomputer dapat digunakan untuk meningkatkan akurasi ramalan meteorologi, diagnosa, untuk mengidentifikasi hubungan antara gen dan kanker, untuk mensimulasikan turbulensi, proses pembakaran, untuk mengembangkan bahan baru, obat baru, untuk mensimulasikan kerja teknologi baru, untuk menghitung deformasi padatan dengan mempertimbangkan proses penghancuran, kontrol atas drone, pemodelan penggunaan senjata modern, untuk menganalisis data dari satelit dan drone, kriptografi, pemodelan efek radiasi elektromagnetik pada bahan komposit (khususnya, pada lapisan pesawat), pemodelan kerja otak, dan sebagainya.
Superkomputer juga akan terlibat dalam profil kepribadian dan implementasi sistem pengenalan wajah, pemantauan aktivitas, dan peringkat sosial di Tiongkok. Menurut beberapa prakiraan, superkomputer akan dapat secara akurat mensimulasikan seluruh sistem cuaca di Bumi setelah mencapai kinerja lebih dari 1 zetaflops (1000 exaflops). Munculnya mesin seperti itu diharapkan pada tahun 2030.
Sistem pelacakan di Guiyang, Cina.
Siapa yang memiliki akses
Bukan hanya kinerja superkomputer terbaik yang penting, tetapi juga jumlah mesin di negara ini dan ketersediaannya. Semakin banyak pusat data, semakin banyak organisasi dan institusi yang dapat mengaksesnya, semakin luas cakupan tugas yang dapat diselesaikan.
Di Rusia, kemampuan satu superkomputer kompleks Universitas Moskow saat ini digunakan oleh 2.500 spesialis dari 20 divisi Universitas Negeri Moskow, lebih dari 100 institut Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, dan lebih dari 100 universitas di Rusia.
Menurut proyek Top500, negara dengan jumlah komputer super-kuat terbesar pada Juni tahun ini adalah Cina: Cina memiliki 206 superkomputer dari peringkat (enam bulan lalu ada 201 sistem). Pada saat yang sama, Amerika Serikat mengurangi bagiannya dalam peringkat dari 143 sistem menjadi 124. Tetapi dapat dicatat bahwa dalam hal kinerja agregat semua sistem di negara itu, kali ini Amerika Serikat mengambil alih China. Total produktivitas Amerika adalah 38,2% dari total produktivitas Top500, sedangkan China adalah 29,1%.
Peningkatan rata-rata kekuatan superkomputer di dunia.
Jepang (36 sistem), Inggris Raya (22 sistem), Jerman (21 sistem), Prancis (18 sistem) berada di belakang China dan Amerika Serikat dalam hal jumlah superkomputer.
Rusia memiliki empat superkomputer dalam peringkat - satu lebih banyak dari daftar sebelumnya enam bulan lalu. Lomonosov-2 menempati posisi ke-72, komputer di Roshydromet - ke-172, Lomonosov - posisi ke-326, superkomputer di Institut Kurchatov - baris peringkat ke-458.
Apa berikutnya?
Dan kemudian negara-negara maju akan bekerja untuk mengatasi keterbatasan fisik superkomputer yang ada. Perusahaan akan fokus pada pembuatan teknologi seperti fotonik silikon, komputasi neuromorfik dan kuantum, biokomputer dan komputer seluler. Misalnya, pada tahun 2014, IBM meluncurkan program penelitian di bidang pertama dengan volume pendanaan $ 3 miliar.
Percepatan pengembangan material dan teknologi baru dengan bantuan superkomputer ke berbagai arah pada akhirnya dapat memberikan dorongan raksasa kumulatif bagi perkembangan negara dan pemisahan teknologi mereka dari pesaing. Pertumbuhan pesat produktivitas komputer bahkan disebut revolusi dalam perkembangan peradaban.
Ilya Plekhanov
