Германия строит суперкомпьютер будущего

Германия строит суперкомпьютер будущего


Самый быстрый немецкий суперкомпьютер пока еще отстает от мировых лидеров, но уже скоро он может совершить квантовый скачок.

Суперкомпьютеры могут с высочайшей точностью проводить операции с вещественными числами. Поэтому их вычислительная мощность используется для анализа гигантских объемов данных и моделирования сложных динамических процессов. Широкое применение суперкомпьютеры находят, например, в климатических исследованиях или квантовой физике. Все активнее они применяются также в научных областях, занимающихся изучением нейронных процессов и созданием искусственного интеллекта.

Самый мощный немецкий суперкомпьютер находится в Юлихском исследовательском центре (Forschungszentrum Jülich)в федеральной земле Северный Рейн - Вестфалия. В эксплуатацию он был введен в конце июня.

Самый мощный немецкий суперкомпьютер Juwels

Уже во время первых тестовых испытаний Juwels продемонстрировал производительность 6,2 петафлопс - 6,2 квадриллиона операций над числами с плавающей запятой в секунду. В мировом рейтинге Top500, который ранжирует самые мощные высокопроизводительные вычислительные машины мира, Juwels занимает 23-е место. Как говорится в пресс-релизе исследовательского центра в Юлихе, ни один другой немецкий компьютер в настоящее время не работает быстрее, чем Juwels (аббревиатура от Jülich Wizard for European Leadership Science).

Суперкомпьютер с модулярной архитектурой

Кластерный суперкомпьютер Juwels состоит из различных специализированных компонентов, которые с помощью программного интерфейса можно подключать друг к другу по мере необходимости. Теоретическая максимальная мощность первого кластерного модуля Juwels, введенного сейчас в эксплуатацию, может достигать 12 петафлопс. По данным исследовательского центра, это соответствует примерно суммарной мощности 60 тысяч современных персональных компьютеров.

В 2019 году самый мощный на сегодняшний день немецкий суперкомпьютер получит так называемый бустер, то есть ускоритель для проведения параллельных вычислительных операций на наиболее подходящих для этого элементах кластера. 

Аналогично турбокомпрессору, увеличивающему давление внутри камеры сгорания, бустер переводит сложные вычислительные операции с отдельных компьютеров на модулярную систему, где обработка данных происходит в параллельном режиме и с высочайшей эффективностью. Объединенные в одну систему, кластер и бустер, таким образом, одновременно работают над выполнением общей задачи.


Компьютеры типа Juwels в магазине не купишь. Суперкомпьютерный центр в Юлихе, как подчеркивает его директор Томас Липперт (Thomas Lippert), обладает достаточными возможностями для проведения собственных разработок, направленных на создание сверхмощных вычислительных комплексов. Над созданием Juwels помимо специалистов юлихского центра работали также немецкая фирма ParTec, специалист по кластерным системам из Мюнхена, и Atos из Франции. Модулярный суперкомпьютер Juwels, как указывает директор мюнхенской компании Бернхард Фровиттер (Bernhard Frohwitter), представляет собой "новую технологию, созданную в Европе и находящую здесь свое применение". Инновация в области суперкомпьютеров сегодня идет, по его словам, из Европы.

Успешным доказательством преимуществ кластерной системы стал суперкомпьютер Jureca, созданный на базе Юлихского исследовательского центра российской компанией "Т-платформы". В рейтинге Тop500 за июнь 2018 года Jureca занимает 38-е место.  Juwels - это та же технология, но со значительно более высокой производительностью. Модулярная архитектура суперкомпьютера Juwels не только открывает новые вычислительные возможности, но и является более экономичной и ресурсосберегающей технологией.
Juwels заменил в Юлихе суперкомпьютер под названием Juqueen, который в 2013 году был самым мощным европейским суперкомпьютером с максимальной скоростью вычислений 5,9 петафлопс. Модулярный Juwels в два раза превосходит по мощности отключенный уже Juqueen, в основе которого лежит технология Blue Gene фирмы IBM.

TOP500 возглавляют США и Китай

Пока что самые мощные суперкомпьютеры собирают в США и Китае. Июньский рейтинг Tоp500 возглавляет Summit,  разработанный IBM для национальной лаборатории Оук-Ридж министерства энергетики США. Скорость вычислений, производимых им, составляет 122 петафлопс. По этому показателю он в шесть раз превосходит самый мощный европейский суперкомпьютер, работающий в Национальном суперкомпьютерном центре Швейцарии, занимающий сейчас шестое место в списке Tоp500.

Summit - самый мощный в настоящее время суперкомпьютер в мире

В США находятся, согласно июньскому рейтингу Tоp500, шесть из десяти самых быстрых компьютеров в мире, два - в Китае и по одному в Японии и Швейцарии. Чтобы попасть в первую десятку, компьютер в настоящее время должен демонстрировать скорость вычислений не менее 14 петафлопс. Самый мощный российский суперкомпьютер "Ломоносов-2", построенный компанией "Т-Платформы" для МГУ им. М.В. Ломоносова, занимает в рейтинге Top500 за июнь 2018 года 72-е место.

Самый быстрый немецкий компьютер в Юлихе пока что развивает скорость до шести петафлопс. Но уже через несколько лет это может быть в сто раз больше.

Следующая цель - Exascale

Сверхмощные суперкомпьютеры класса exaFLOPS - следующая эпохальная веха в компьютерной инженерии. Экзафлопсные системы будут иметь производительность в тысячу раз выше, чем системы петафлопсного класса. Пока еще гипотетические экзафлопсные компьютеры способны выполнять 1 квинтиллион операций с плавающей запятой в секунду и потребляют при этом не более нескольких десятков мегаватт. Работы, нацеленные на создание экзафлопсных систем, ведутся уже в нескольких странах.

В Германии моделью для строительства мегамощного экзафлопсного компьютера станет Juwels. Юлихский исследовательский центр сотрудничает в рамках этого проекта с еще двумя ведущими немецкими центрами по суперкомпьютерным технологиям: Центром высокопроизводительных вычислений Штутгарта (HLRS) и вычислительным центром Лейбница в Гархинге (LRZ). Все вместе они образуют так называемый Суперкомпьютерный центр Гаусса (GCS) и участвуют в конкурсе Евросоюза на финансирование проектов по созданию компьютеров формата Exascale.

Вычислительная мощность будущего сверхскоростного немецкого компьютера должна будет равной суммарной мощности ВСЕХ суперкомпьютеров из первой двадцатки нынешнего рейтинга Top500. А это более 500 петафлопс!

Однако это не означает, что будущая европейская экзафлопсная система сразу же возглавит список самых быстрых суперкомпьютеров в мире. Китай и США тоже строят суперкомпьютеры нового поколения.