Hewlett Packard Enterprise ja AMD toimittavat odotetusti maailman nopeimman supertietokoneen vuonna 2023, 600 miljoonan dollarin koneen Lawrence Livermoren kansallisessa laboratoriossa nimeltä El Capitan he lupaavat suorittaa 2 exaflopsia eli 2 kvintillion laskutoimitusta sekunnissa. Se on tarpeeksi nopea, että jos maailman ihmispopulaatio pystyisi tekemään yhden tällaisen laskelman sekunnissa, kaikilta menisi kahdeksan vuotta vastata 1 sekunnin verran El Capitanin laskentaa.

supertietokoneiden tutkijoiden kahdesti vuodessa julkaiseman Top500-rankingin perusteella mitattuna tämän hetken nopein kone on IBM: n rakentama Summit-supertietokone Oak Ridge National Laboratoryssa Tennesseessä. Päivitykset ovat lisänneet sen suorituskykyä 143 petaflops.

”odotamme, että kun se toimitetaan laboratorioon vuonna 2023, siitä tulee maailman nopein supertietokone”, Livermoren laboratorion johtaja Bill Goldstein sanoi keskiviikkona. Hän puhui lehdistötilaisuudessa HPE: n toimistoissa San Josessa, Kaliforniassa, Piilaakson sydämessä, jossa HPE, AMD ja LLNL julkistivat El Capitan-tavoitteensa suunnitteluyksityiskohtineen.

supertietokoneet ovat jättiläismäisiä järjestelmiä, jotka on koottu sadoista tai tuhansista tietokoneista, jotka on yhdistetty nopeilla yhteyksillä sukkuladataan ja koordinaattitoimintoihin. Ne valtaavat tenniskenttien kokoisia huoneita, käyttävät tuhansia tai miljoonia jalostajia, maksavat miljoonia dollareita ja kuluttavat riittävästi sähköä kaupungin sähköntuotantoon.

mutta ne pystyvät ratkaisemaan laskennan haasteita, jotka ovat vähäisempien koneiden ulottumattomissa. El Capitanin tapauksessa tämä tarkoittaa täydellisiä 3D-simulaatioita ydinaseiden räjähdyksistä, joita Yhdysvaltain energiaministeriö vaatii varmistaakseen, että sen ikääntyvä lämpöydinasevarasto toimii mainostetulla tavalla, ei poreile tai aiheuta odottamattomia turvallisuusriskejä. DOE on rahoittanut tällaisia supertietokoneita 1990-luvulta lähtien ja ottanut ne käyttöönsä, kun Yhdysvallat lopetti reaalimaailman ydinkokeet.

monimutkaiset simulaatiot

sen suorittamat ydinasesimulaatiot ovat erittäin monimutkaisia, mallintavat ainetta ja energiaa, jotka siirtyvät huoneenlämmöstä auringon keskipisteeseen. Simulaatiot on mukautettava yksityiskohtaisesti alas miljardisosia metrin laitteiden mittaamiseen metriä pitkä. He ottavat sekunnin miljardisosia kestäviä askeleita läpi tapahtuman, joka kestää sekunteja. Labrassa tehdään erilaisia simulaatioita.

”Skaala on valtava, jota meidän on edustettava”, Goldstein sanoi.

supertietokoneilla on kysyntää myös terveyden ja genetiikan tutkimukselle, astrofysikaaliselle mallinnukselle, lentokoneiden ja autojen suunnittelulle, ilmastonmuutossimulaatioille ja viime aikoina uusille tekoälyalgoritmeille. El Capitania käytetään myös näihin ei-sotilaallisiin tehtäviin.

”El Capitanin ainutlaatuinen arkkitehtuuri antaa meille mahdollisuuden edistää uutta työtä, jota teemme yhdistääksemme koneoppimisen perinteiseen mallinnukseen ja simulointiin, joka on varjostanut varastotyötämme”, Goldstein sanoi. ”Kyky yhdistää koneoppiminen ja simulointi tulee muuttamaan kykyämme laatia ennusteita nopeasti ja tarkasti.”

tekoälyä käytetään nykyään esimerkiksi vilpillisten luottokorttitapahtumien havaitsemiseen ja monimutkaisten tietojen, kuten lääketieteellisten skannausten tai äänikomentojen, tulkitsemiseen. Ydinaseiden osalta sitä voidaan käyttää tehtäviin, kuten havainnoimaan epätavallisia ilmiöitä simulaatiossa, jotka ansaitsevat lähempää huomiota. Se voisi myös olla hyödyllistä valita, mitä muunnelmia simulaation kokeilla, nollaamalla nopeammin, mikä on tärkeää, Goldstein sanoi.

El Capitan supertietokoneen mutterit ja pultit

El Capitan vie noin kahden tenniskentän verran tilaa Livermoren datakeskuksessa ja painaa peräti 35 koulubussia. Jos sen Laudat pinoaisi päästä päähän, saisi tornin kolme kertaa korkeammalle kuin oikean El Capitanin kallion Yosemiten kansallispuistossa.

se tarvitsee 30 megawattia virtaa – suunnilleen saman kulutuksen kuin 12 000 kotia liittovaltion energiankulutusasteiden mukaan.

koneen takana olevat liittoutuneet eivät suostuneet paljastamaan, montako prosessoria se käyttää. Mutta se yhdistää seuraavan sukupolven AMD ”Genoa” – prosessorit AMD-grafiikkapiireihin, jotka ovat myös hyviä matemaattisiin laskelmiin.

AMD nopeutti tuotesuunnitelmiaan El Capitanin aikarajan täyttämiseksi, kertoi toimitusjohtaja Lisa Su. ”Olemme vetäneet meidän tiekartta, jotta voisimme täyttää tämän vaatimuksen”, hän sanoi.

jokainen suoritin kytkeytyy neljään grafiikkapiiriin ja jaettuun muistiin uudella, nopeammalla liitäntätekniikalla, AMD: n kolmannen sukupolven Infinity-arkkitehtuurilla. Koko supertietokoneen tiedonsiirto käyttää uutta HPE-optista verkkoa, joka pienentää merkittävästi supertietokoneen kokonaiskokoa, sanoi Livermoren korkean suorituskyvyn laskentatoimen apulaisjohtaja Terri Quinn.

siihen liittyvän HPE-AMD: n supertietokoneen nimeltä Frontier on tarkoitus saapua Oak Ridgeen vuonna 2021 1,5 exaflopsin nopeudella. Suorituskykytaso 1 exaflops (”flops” tarkoittaa liukulukutoimintoja sekunnissa) on 1 000 kertaa 1 petaflops, joten El Capitan on noin 10 kertaa nopeampi kuin Summit. Vaikka El Capitan on salaista tutkimusta varten, Livermore saa pienemmän järjestelmän — yhä nopeammin kuin labran nopein kone tänään — avoimeen tieteelliseen tutkimukseen.

2-exaflops-suoritustaso — 2,000,000,000,000,000,000,000-laskelmat sekunnissa — on merkittävä lisäys nykykoneisiin. Mutta paljon voi tapahtua kolmessa vuodessa El Capitanin rakentamiseen. Summit machines lunasti kärkipaikan Yhdysvalloille vuosien jälkeen, jolloin kiinalaiset supertietokoneet olivat nopeimpia, ja kiina, ranska ja Japani kisaavat kaikki USA: n kanssa ensimmäisenä exaflops-rajan ylittäneistä.

varma El Capitan tulee olemaan nopein

mutta HPE ja kumppanit ovat varmoja, että El Capitan tulee todellakin olemaan nopein kone, osittain siksi, että kaikki uusi tutkimus-ja kehitystyö, jota se rahoittaa tehdäkseen tällaisesta mammuttikoneesta käytännöllisen.

”uskomme, että rakentamamme teknologia, AMD: n suorittimien ja GPU: n sekä Shasta-arkkitehtuurin välillä, jota rakennamme HPE: llä, on ehdottomasti sen reunalla, mikä on mahdollista tässä ajassa”, sanoi Peter Ungaro, HPE: n korkean suorituskyvyn tietojenkäsittelyliiketoiminnan johtaja. ”Olemme vahvasti sitä mieltä, että meillä tulee olemaan maailman mahtavin kone.”

ota myös numerot suolajyvällä. Top500-ranking perustuu supertietokoneen kestävään suorituskykyyn. Mutta El Capitanin 2 exaflopsin pistemäärä perustuu huippusuoritukseen, joka ei korkeampana edusta reaalimaailman suorituskykyä.

huippusuoritus on helpompi ennustaa näin pitkälle ennen varsinaista El Capitanin rakentamista, Livermoren laboratorio sanoi lausunnossaan. He odottavat kestävän ja huipputehon välisen eron olevan samanlainen kuin Summitilla, mikä antaisi El Capitanille noin 1,5 exaflopsin kestävän suorituskyvyn.

Top500-järjestäjät ovat jo vuosia työstäneet uudempaa supertietokoneiden nopeustestiä nimeltä HPCG, jonka he toivovat edustavan laajemmin erilaisia laskentatehtäviä.

julkaistu ensimmäisen kerran 4.maaliskuuta 2020 kello 10.00 PT.