Вычисления на уровне петафлопс – не предел

Система корпорации IBM вот уже десятый год подряд занимает первую позицию в рейтинге самых мощных суперкомпьютеров в мире (последняя версия списка TOP500 Supercomputer Sites была представлена на международной конференции по суперкомпьютерам International Supercomputing Conference в Гамбурге, Германия). Мировым чемпионом по быстродействию снова стала система IBM, созданная для проекта Roadrunner и развернутая в Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Lab) в США. Она первой в мире продемонстрировала способность работать со скоростями, превышающими один квадрильон операций в секунду (PFLOPS), показав результат в 1,105 PFLOPS. Кроме того, суперкомпьютер из Лос-Аламоса почти в три раза превосходит суперкомпьютер №2 из рейтинга по показателю энергетической эффективности при поддержке сходных уровней вычислительной производительности: у системы IBM он составил 444,9 на ватт в сравнении с 154,2 MFLOPS на ватт у ближайшего конкурента.

IBM также отметила другие важные результаты рейтинга:

• 20-PFLOPS система IBM Sequoia в первоначальной конфигурации, поставляемой в Ливерморскую национальную лабораторию им. Лоуренса, дебютировала в списке на 9-й позиции.
• Система IBM Blue Gene/P (№3 в списке; показатель производительности 825 TFLOPS), установленная в Forchungzentrum Juelich, Германия, является самым мощным суперкомпьютером в Европе.
• 14-ю позицию рейтинга занимает суперкомпьютер IBM Blue Gene/P из Научно-технологического университета имени короля Абдуллы (King Abdullah University of Science and Technology) в Саудовской Аравии, который с показателем производительности 185 TFLOPS стал самой мощной вычислительной системой на Ближнем Востоке.
• IBM опережает всех других поставщиков по совокупной производительности своих систем, вошедших в список TOP500, – она насчитывает почти 9 PFLOPS, что составляет 39,38% от общей производительности всех суперкомпьютеров из списка.
• IBM также лидирует в рейтинге TOP10 с пятью своими системами, в рейтинге TOP50 – с 17-ю системами и в рейтинге TOP100 – с 35-ю системами.
• Из 20 самых энергетически эффективных суперкомпьютеров в мире 19 созданы в IBM.
• Самые мощные суперкомпьютерные системы в Великобритании, Испании, Нидерландах, Италии, на Тайване, в Израиле, Болгарии, Словении и Сингапуре также поставляются IBM.

Преодолев петафлопный барьер, IBM объявила о создании исследовательской «коллаборатории» (от слова collaboration – международное сотрудничество) в Дублине в партнерстве с Министерством промышленного развития Ирландии. Эта инициатива направлена на достижение уровня вычислительной мощности, характеризуемого термином exascale computing – вычисления со скоростями порядка экзафлопс (экзафлопс (exaflops) — это миллион триллионов (10 в 18-й степени) вычислений в секунду, что в 1000 раз быстрее любой современной системы петафлоп-класса). Предполагается также разрабатывать прикладные решения для применения систем с подобной производительностью в бизнесе: например, технологию потоковых вычислений (stream computing) можно использовать для анализа огромных массивов данных, поступающих в реальном времени.

Этот проект стал первой подобной инициативой, анонсированной IBM, и компания намерена открыть такие же объединенные исследовательские лаборатории в других странах мира.

Анонсированная «коллаборатория» – это лаборатория, в которой исследователи IBM работают совместно со специалистами из образовательных, правительственных и коммерческих партнерских организаций, обмениваясь знаниями, опытом, активами и ресурсами для достижения общей цели научных и технологических исследований. Она даст возможность экспертам IBM по суперкомпьютерам и общетехническим дисциплинам непосредственно сотрудничать со своими коллегами из ирландских вузов – Тринити-Колледжа в Дублине (Trinity College Dublin) и Университетского колледжа в Корке (University College Cork) – а также из Национального научно-исследовательского института Тиндаля (Tyndall National Institute) в Корке и Ирландского научно-исследовательского совета по науке, технике и технологиям (Irish Research Council for Science, Engineering and Technology, IRCSET), разрабатывая вычислительные архитектуры и технологии. Результаты совместной работы могут помочь в преодолении существующих ограничений – накладываемых, в частности, относительно высоким энергопотреблением современных компьютеров и пространством помещений, отведенных под оборудование ЦОД, – при обработке больших объемов оперативных данных и анализе информации.

В процессе технических исследований будут изучены инновационные пути использования новых архитектур памяти, технологий межсоединений и коммуникационных архитектур Fibre Channel, а также рассмотрены потенциальные прикладные решения для бизнеса, которые смогут использовать преимущества платформы потоковых вычислений с производительностью экзафлоп-уровня. Сегодня высокопроизводительные вычислительные системы применяются главным образом для научных исследований в таких областях, как физика и медицина, но исследовательский проект систем экзафлоп-уровня будет также направлен на поиск путей применения этих супермощных компьютеров для выполнения сложных бизнес-задач. Исследования будет включать как общетехнические, так и узкоспециальные прикладные аспекты. Так, в ходе поиска областей прикладных применений будет изучаться сфера финансовых услуг, использующих интеллектуальный бизнес-анализ в реальном времени на основе данных из профилей инвесторов и оперативной информации с торговых сессий фондовых рынков и из новостных RSS-лент.

Поскольку вычислительные платформы будущего, как ожидаются, будут иметь на порядки большую рассеиваемую мощность, исследователи считают, что эффективные технологии охлаждения таких систем станут одним из приоритетных направлений разработок следующего поколения. Повышение энергетической эффективности суперкомпьютеров и центров обработки данных – чрезвычайно сложная и важная задача. Фактически сегодня до 50% «углеродного следа» (выбросов углекислого газа) или энергопотребления среднестатистического центра обработки данных с системой воздушного охлаждения приходится не на питание серверов, а на питание охлаждающих систем, которые предотвращают перегрев процессоров. IBM в настоящее ведет целый ряд исследовательских проектов, направленных на снижение энергопотребления. В частности, IBM и Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе (Swiss Federal Institute of Technology Zurich) обнародовали планы создания первого в своем роде суперкомпьютера с водяным охлаждением, который будет перенаправлять отведенное избыточное тепло на отопление университетских корпусов. Эта инновационная система, как ожидается, позволит снизить вредные выбросы углекислого газа вплоть до 85%, на 30 тонн диоксида углерода в год – в сравнении с системой аналогичной мощности, использующей традиционные современные охлаждающие технологии.