Aurora - суперкомпьютер, способный выполнять 1 000 000 000 000 000 000 операций в секунду

Правительственная лаборатория в Иллинойсе получит самый быстрый суперкомпьютер в Соединенных Штатах в 2021 году, и он будет первым, кто совершит так называемую обработку на уровне эксафлопс. Гигантский аппарат, называемый Аврора, будет жить в Аргоннской национальной лаборатории и сможет выполнять такие задачи, как моделирование сложных систем, запуск искусственного интеллекта и проведение материаловедческих исследований.

Так какой смысл суперкомпьютера? Такие эксперименты, как краш-тестирование автомобиля, сложны, а иногда и опасны. Симуляция суперкомпьютера, однако, позволяет исследователям выполнять эти тесты виртуально, а также отслеживать и изменять бесчисленные переменные по мере их воспроизведения. Некоторые суперкомпьютеры даже имитируют ядерные взрывы, что лучше всего делать виртуально, а не в реальном мире.

Ещё есть энергетические исследования: исследователи могли бы использовать Аврору для проверки конструкции лопасти ветротурбины. Вместо создания реальных блейдов с несколькими вариантами и наблюдения за их работой, суперкомпьютер позволяет имитировать этот эксперимент, который намного быстрее и намного дешевле. Или рассмотрим исследование климата.

«Вы не можете поместить мир в бутылку в лаборатории и посмотреть, что произойдет, если мы сделаем то или иное с нашей энергетической политикой», - говорит Стив Скотт, технический директор Cray, Inc, один из создателей Авроры.

Аврора сможет выполнять квинтиллионные операции каждую секунду - миллиард миллиардов. Это число выглядит так: 1 000 000 000 000 000 000. В сфере суперкомпьютеров и даже некоторых обычных компьютерных чипов производительность измеряется в FLOPS: операциях с плавающей запятой в секунду. Эти операции являются сложными математическими уравнениями - сложением или умножением двух длинных чисел - которые позволяют компьютерам решать поставленную задачу, например, рендеринг графики на экране или выполнение сложной симуляции.

[caption id="attachment_16453" align="aligncenter" width="1728"] IBM Summit[/caption]
[caption id="attachment_16453" align="aligncenter" width="1728"] IBM Summit[/caption]

Эта способность к квинтиллиону операций в секунду делает Aurora машиной с эксафлопс, и это означает, что она сможет выполнять 1 000 000 000 000 000 000 сложных математических задач каждую секунду. Лучшие суперкомпьютеры сейчас - это петафлопс. Суперкомпьютер под названием Summit в Национальной лаборатории Ок-Риджа может достичь максимума в 200 петафлопс - Аврора должна быть в пять раз мощнее. Вернемся к концу 90-х, где суперкомпьютеры только начнут работать с терафлопс. (Исторически сложилось так, что микросхемы и транзисторы стали меньше и быстрее.)

«Самые быстрые суперкомпьютеры в мире - около 200 петафлопс, так что это примерно на пять-десять раз быстрее», - говорит Питер Унгаро, президент и генеральный директор Cray. «Это огромный скачок производительности и возможностей за очень короткое время».

Если вы предполагаете, что обычный ноутбук может выполнять миллиард операций в секунду, Aurora - это эквивалент миллиарда ноутбуков, соединенных вместе. «Это феноменальное число, - говорит Гара из Intel. Конечно, Aurora будет работать лучше, чем миллиард ноутбуков, соединенных вместе, потому что суперкомпьютеры также должны быть подключены разумным образом, чтобы компоненты были эффективно соединены друг с другом, не говоря уже о других практических проблемах, таких как обеспечение аппаратного охлаждения жидкостями. «Именно это отличает суперкомпьютер от миллиарда ноутбуков», - говорит он. Для сравнения: Xbox One X в настоящее время является самой быстрой игровой консолью на рынке. Ее производительность около 6 терафлоп.

Суперкомпьютеры - это не одна огромная единичная машина, находящаяся посреди пустой комнаты. Вместо этого их оборудование находится в шкафах. Авроре состоит из более чем 200 шкафов, и, по словам Крэя, каждый шкаф имеет ширину около 1,2м, глубину более 1,5 м футов и высоту более 2 м. Поскольку между шкафами требуется некоторое пространство, общая площадь системы должна составлять не менее 600 квадратных метров. Это означает, что, как минимум, компьютер Aurora займет больше места, чем баскетбольная площадка. В каждом шкафу будет жарко, но Крэй говорит, что благодаря жидкостному охлаждению они могут поддерживать каждый шкаф достаточно холодным для работы с мощностью в четверть мегаватта.

Поскольку вычислительные узлы в каждом шкафу и сами шкафы должны быть связаны друг с другом, коммутаторы и медные и оптоволоконные кабели объединят все это в сеть. Каждый шкаф имеет несколько коммутаторов, и каждый коммутатор содержит 64 порта. Когда данные передаются от коммутатора к коммутатору, они могут перемещаться со скоростью 200 гигабит в секунду. Представьте себе волоконно-оптический кабель, проходящий от коммутатора одного шкафа к другому, и данные могут перемещаться со скоростью 200 000 мегабит в секунду.

В конечном счете, все эти разговоры о терафлопсах, петафлопсах и экзафлопсах являются эталонами, которые ученые-компьютерщики используют для описания возможностей машины. «Это просто произвольные вехи», - говорит Скотт. «Задача, конечно же, просто продолжает расширять границы».

Ещё больше интересных новостей из мира технологий и развлечений на нашем сайте Nota Press, а также похожие микроновости в группе ФБ