Hewlett Packard Enterprise und AMD werden im Jahr 2023 den voraussichtlich schnellsten Supercomputer der Welt liefern, eine 600-Millionen-Dollar-Maschine im Lawrence Livermore National Laboratory namens El Capitan, von der sie versprechen, dass sie mit 2 Exaflops oder 2 Trillionen Berechnungen pro Sekunde ausgeführt wird. Das ist schnell genug, dass, wenn die menschliche Bevölkerung der Welt eine solche Berechnung pro Sekunde durchführen könnte, es acht Jahre dauern würde, bis El Capitan Computing im Wert von 1 Sekunde erreicht ist.

Die derzeit schnellste Maschine, gemessen am Top500-Ranking, das zweimal im Jahr von Supercomputing-Forschern veröffentlicht wird, ist der von IBM gebaute Summit-Supercomputer im Oak Ridge National Laboratory in Tennessee. Upgrades haben seine Leistung auf 143 Petaflops gesteigert.

„Wir erwarten, dass er, wenn er 2023 an das Labor geliefert wird, der schnellste Supercomputer der Welt sein wird“, sagte Bill Goldstein, Direktor des Livermore-Labors, am Mittwoch. Er sprach auf einer Pressekonferenz in den HPE-Büros in San Jose, Kalifornien, im Herzen des Silicon Valley, auf der HPE, AMD und LLNL ihre El Capitan-Ambitionen zusammen mit Designdetails ankündigten.

Supercomputer sind Mammutsysteme, die aus Hunderten oder Tausenden von Computern bestehen, die mit Hochgeschwindigkeitsverbindungen verbunden sind, um Daten zu übertragen und Operationen zu koordinieren. Sie nehmen Räume von der Größe von Tennisplätzen ein, verbrauchen Tausende oder Millionen Prozessoren, kosten Millionen von Dollar und verbrauchen genug Strom, um eine Stadt mit Strom zu versorgen.

Aber sie können Rechenherausforderungen bewältigen, die für kleinere Maschinen unerreichbar sind. Im Fall von El Capitan bedeutet dies vollständige 3D-Simulationen von Atomwaffenexplosionen, die das US-Energieministerium verlangt, um sicherzustellen, dass sein alternder Vorrat an thermonuklearen Waffen wie angekündigt funktioniert, nicht verpufft oder unerwartete Sicherheitsrisiken birgt. Das DOE finanziert solche Supercomputer seit den 1990er Jahren, als die USA die realen Atomtests einstellten.

Komplizierte Simulationen

Die Atomwaffensimulationen, die es durchführen wird, sind außerordentlich komplex und modellieren Materie und Energie, die sich durch Temperaturen von Raumtemperatur bis zum Zentrum der Sonne verschieben. Simulationen müssen Details bis auf Milliardstel Meter für Geräte mit einer Länge von Metern berücksichtigen. Sie machen Schritte, die Milliardstelsekunden dauern, durch ein Ereignis, das Sekunden dauert. Und das Labor führt immer wieder verschiedene Simulationen durch.

„Die Bandbreite der Skalen ist enorm, die wir darstellen müssen“, sagte Goldstein.

Supercomputer sind auch für die Gesundheits- und Genforschung, astrophysikalische Modellierung, Flugzeug- und Automobildesign, Simulationen des Klimawandels und in jüngerer Zeit für neue Algorithmen der künstlichen Intelligenz gefragt. El Capitan wird auch für einige dieser nichtmilitärischen Aufgaben verwendet.

„Die einzigartige Architektur von El Capitan wird es uns ermöglichen, neue Arbeiten, die wir durchführen, um maschinelles Lernen mit der traditionellen Modellierung und Simulation zu kombinieren, die unsere Lagerarbeit untermauert hat, weiter voranzutreiben“, sagte Goldstein. „Die Fähigkeit, maschinelles Lernen und Simulation zu kombinieren, wird unsere Fähigkeit, schnell und genau Vorhersagen zu treffen, grundlegend verändern.“

KI wird heute verwendet, um Muster wie betrügerische Kreditkartentransaktionen zu erkennen und komplexe Daten wie medizinische Scans oder Sprachbefehle zu interpretieren. Für Atomwaffen kann es für Aufgaben wie das Erkennen ungewöhnlicher Phänomene in einer Simulation verwendet werden, die genauere Aufmerksamkeit verdienen. Es könnte auch hilfreich sein, bei der Auswahl, welche Variationen einer Simulation zu versuchen, auf Null schneller auf das, was wichtig ist, sagte Goldstein.

El Capitan Supercomputer Schrauben und Muttern

El Capitan wird in einem Livermore-Rechenzentrum etwa zwei Tennisplätze einnehmen und bis zu 35 Schulbusse wiegen. Wenn Sie die Systemplatinen von Ende zu Ende stapeln, erhalten Sie einen Turm, der dreimal höher ist als die echte El Capitan-Klippe im Yosemite-Nationalpark.

Es wird 30 Megawatt Leistung benötigen – ungefähr der gleiche Verbrauch wie 12.000 Haushalte, nach Bundesenergieverbrauchsraten.

Die Alliierten hinter der Maschine würden nicht verraten, wie viele Prozessoren sie verwenden wird. Aber es wird AMD „Genoa“ -Prozessoren der nächsten Generation mit AMD-Grafikchips kombinieren, die auch für mathematische Berechnungen gut sind.

AMD beschleunigte seine Produktpläne, um die El Capitan-Frist einzuhalten, sagte Chief Executive Lisa Su. „Wir haben unsere Roadmap erstellt, damit wir diese Anforderung erfüllen können“, sagte sie.

Jede CPU wird mit einer neuen, schnelleren Verbindungstechnologie, der Infinity-Architektur der dritten Generation von AMD, mit vier Grafikchips und einem gemeinsam genutzten Speicher verbunden. Für die Datenübertragung über den gesamten Supercomputer wird ein neues optisches HPE-Netzwerk verwendet, das die Gesamtgröße des Supercomputers erheblich verkleinert, sagte Terri Quinn, stellvertretende stellvertretende Direktorin für Hochleistungsrechnen bei Livermore.

Ein verwandter HPE-AMD-Supercomputer namens Frontier soll 2021 mit einer Geschwindigkeit von 1,5 Exaflops in Oak Ridge eintreffen. Ein Leistungsniveau von 1 Exaflops („Flops“ steht für Gleitkommaoperationen pro Sekunde) ist 1.000 mal 1 Petaflops, was El Capitan etwa 10 mal schneller macht als Summit. Während El Capitan für klassifizierte Forschung ist, wird Livermore ein kleineres System bekommen – immer noch schneller als die schnellste Maschine des Labors heute – für Open-Science-Forschung.

Das Leistungsniveau von 2 Exaflops – 2.000.000.000.000.000.000 Berechnungen pro Sekunde – ist ein bemerkenswerter Schub gegenüber heutigen Maschinen. Aber in den drei Jahren, in denen El Capitan gebaut wird, könnte viel passieren. Die Summit Machines haben nach Jahren, in denen chinesische Supercomputer am schnellsten waren, den Spitzenplatz für die USA zurückerobert, und China, Frankreich und Japan fahren alle mit den USA, um als erste die Exaflops-Schwelle zu überschreiten.

Zuversichtlich, dass El Capitan am schnellsten sein wird

Aber HPE und seine Partner sind zuversichtlich, dass El Capitan in der Tat die schnellste Maschine sein wird, zum Teil wegen all der neuen Forschung und Entwicklung, die es finanziert, um eine solche Mammutmaschine praktisch zu machen.

„Wir glauben, dass die Technologie, die wir zwischen AMDs CPUs und GPUs und der Shasta-Architektur, die wir bei HPE entwickeln, entwickeln, absolut am Rande dessen liegt, was in diesem Zeitrahmen möglich ist“, sagte Peter Ungaro, Leiter des High-Performance-Computing-Geschäfts von HPE. „Wir glauben sehr stark, dass wir die größte Maschine auf dem Planeten haben werden.“

Nimm auch die Zahlen mit einem Körnchen Salz. Die Top500-Rankings basieren auf der nachhaltigen Leistung eines Supercomputers. Aber El Capitans Punktzahl von 2 Exaflops basiert auf Spitzenleistung, eine Zahl, die zwar höher ist, aber nicht so repräsentativ für die reale Leistung ist.

Spitzenleistung ist so weit vor dem tatsächlichen Bau von El Capitan leichter vorherzusagen, sagte das Livermore Lab in einer Erklärung. Sie erwarten, dass der Unterschied zwischen anhaltender und Spitzenleistung dem von Summit ähnelt, was El Capitan eine nachhaltige Leistung von etwa 1,5 Exaflops verleihen würde.

Die Top500-Organisatoren arbeiten seit Jahren an einem neueren Supercomputing-Geschwindigkeitstest namens HPCG, von dem sie hoffen, dass er verschiedene Rechenaufgaben umfassender darstellt.

Erstmals veröffentlicht am 4. März 2020 um 10:00 Uhr PT.