Китай като обем и Съединените щати като качество поддържат борбата си за изграждане на най-мощните компютри, състезание, в което испанското участие е анекдотично

Най-мощният суперкомпютър в света се нарича Fugaku, той е в Центъра за изчислителни науки в Япония и има повече от седем милиона ядра. Току-що беше определено от новата класация Top500, публикувана този понеделник, която разработва световната класация на тези системи от края на 80-те години. Преди четвърт век най-мощният суперкомпютър в света също е бил в Япония, наричан е цифров аеродинамичен тунел (NWT) - и поетичното му име не може да бъде по-буквално: това е симулатор на аеродинамичен тест, разработен от Fujitsu за Японската национална космическа лаборатория. Той беше на върха на Top500 от 1993 до 1996 г. "NWT беше един от първите компютри, които използваха паралелна векторна архитектура, достигаща 100 GFLOPS със само 140 ядра. Въпреки че на технологично ниво има малко сходство между NWT и Fugaku, настоящата машина очевидно е плод на опита на Fujitsu в суперкомпютрите, съчетан с ниско потребление ", смята Карлос Кордеро, директор на технологията на Fujitsu в Испания.

японският

„Тези, които не изчисляват, не се състезават“, казва Матео Валеро, директор на Барселонския суперкомпютърен център (BSC), седалище на известния MareNostrum, който заема позиция в класацията от 2004 г. и през това време е умножил своята сила с 300. Думите на Valero те отлично изобразяват еволюцията, която суперкомпютърният сектор претърпя през последните 25 години: постоянна и непрекъснато променяща се конкуренция от страна на производители, държави и изследователски центрове. "Суперкомпютърът, заедно с технологиите, вдъхновени от квантовите изчисления, ще бъдат двата технологични работни коня през следващите години. Fujitsu има важно лидерство и в двете технологии, и като се има предвид значението, което те ще имат, за да решат много от важните предизвикателства с които човечеството ще се сблъска през следващото десетилетие, са две линии на работа и инвестиции, които са абсолютно приоритетни “, добавя Кордеро.

Изчисляването и състезанието не са прищявка и по-малко сега. Кризата с коронавируса направи тези системи ценен ресурс в изследванията на болестите. Самият Валеро потвърждава, че MareNostrum вече допринася със своите изчислителни мощности за проект, в който други европейски държави си сътрудничат. А от другата страна на езерото Доналд Тръмп обяви преди месеци, че Белият дом ще обедини сили с IBM, Amazon, Microsoft и Google, за да концентрира максимална изчислителна мощ в търсенето на лечения и ваксини: 16 системи, които заедно достигат 330 petaFLOPS.

Разпределение на Топ 500 по държави и производители

FLOPS - операциите с плаваща запетая в секунда - са величината, която изобразява много високата производителност на това оборудване и един от най-ценните активи на всеки компютър, който иска да се конкурира в глобален мащаб. Въпреки че се появиха по-конкретни класации, като Green500, която отчита енергийните разходи, влизането в прочутия Top500 е въпрос на скорост. „Компютрите се класифицират след изпълнение на програма, която се състои от решаване на система от линейни уравнения“, казва той на Валеро. Първият, който завърши, ще бъде най-бързият в света. Тези, които го следват, ще заемат следващите позиции в списъка, докато достигнат половин хиляда отбора.

Цифровият аеродинамичен тунел достигна максимална скорост от 0,17 teraFLOPS през 1995 г. Най-добрата оценка на Fugaku надхвърля 415 000 TFlops и удвоява тези на отбора, който заема второто място в класацията, Американската среща на върха, която е запазила лидерството през последните четири издания на класификацията, публикувана всяка година през ноември и юни. "Архитектурата на Fugaku се основава на процесора A64FX. Този процесор, проектиран от Fujitsu следвайки архитектурата v8-A на ARM, днес е процесорът с най-добра производителност на ват консумирана енергия и също така включва инструкции за векторна обработка и набор от инструкции, които значително ускоряват обучение по изкуствен интелект “, обяснява Кордеро.

Ако Съединените щати бяха поставили компютър начело, нямаше да изненадат никого: направиха това за 28 от 51-те издания на Top500, излизащи през последните 25 години на всеки две години. Китай е достигнал върха 11 пъти, а Япония 12. Другата новост е, че историческият лидер вече няма абсолютно господство във високопроизводителната изчислителна война. За първи път я загуби от Китай през юни 2016 г. и не я възстанови от юни 2017 г. Дотолкова, че според новите данни азиатският гигант сега представлява 45,2% от квалифицираните отбори, при 22,8% от американците и отдалечени 5,8% от японците. „Те са инвестирали в закупуването на много машини, за да ги предоставят в услуга на изследователи и компании, и успоредно с това разработват машини, които да се конкурират със САЩ и Япония“, обяснява Валеро. Останалите страни споделят останалите 26,2% с концентрации, много по-ниски от тези на двете суперсили.

Еволюция на броя на суперкомпютрите в Top500

Засега историята все още се съгласява със Съединените щати: почти половината от 25 500 суперкомпютри, които са направили ниша в Top500 от 1995 г., са били на нейна територия, докато Китай досега може да се похвали само с това, че е хвърлил малко повече от 2800 отбора в класации, публикувани през ноември и юни от 1995 до юни 2020; и това е втората държава с най-голямо присъствие на подиум, завършена от Япония с 2086 отбора. "Съединените щати са много ясни за това от много години. За сигурността на нацията, за конкурентоспособността на компаниите знаете как са тези момчета и още повече с този, който имат сега", казва директорът на BSC.

Но данните за американското превъзходство в конкуренцията на изчисленията не свършват дотук. Китай също пребледнява в FLOPS. Според последните данни САЩ продължават да представляват 25,7% от изчислителната мощност, в сравнение с 25,4% в Китай и несъществените 23,7% в Япония. „Тоест, една по една американските машини са по-мощни от китайските“, продължава Валеро. "И това не означава, че е така, защото това е китайска технология, защото много от техните машини все още използват американска технология".

А Испания? Единствената му позиция, постигната в последното класиране, съответстващо на Marenostrum, е завършена с останалите 149, постигнати през последните 25 години. "Сумата е малка и това наистина отразява, че Испания отделя ресурси за суперкомпютри, но не на нивото на други страни. И, разбира се, директорът на центъра казва, че сме много доволни от ресурсите, които администрациите ни предоставят ", уточнява Валеро. В допълнение към BSC, в историята на Top500 се появяват и други институции или компании, като Център за енергийни, екологични и технологични изследвания (CIEMAT), Държавна метеорологична агенция (AEMET), Vodafone, Telefónica, El Corte Inglés или Carrefour . "Суперкомпютърът е много полезен и необходим инструмент за голяма част от модерните изследвания, които се провеждат в дадена държава. Например персонализирана медицина, климатични промени, нанотехнологии. Така че колкото повече инструменти имате, толкова повече групи се създават около инструмент и се правят повече изследвания и колкото повече можете да помогнете на обществото ", казва директорът на BSC.

Оборудване и производители от основните страни (и Испания)

Събуждането на китайските гиганти е начело на Lenovo и грандиозното му излитане през последните 15 години не е случайно: това е продукт на закупуването от компанията на суперкомпютърното подразделение на IBM. "За нас суперкомпютърът е върхът на технологичното развитие. Това ни позволява да разработваме нови технологии, които по-късно ще бъдат прехвърлени към изчисленията с общо предназначение", обяснява Мигел Терол, архитект на високопроизводителни изчислителни решения в Lenovo EMEA. В новата класация 180 от екипите на Top500 бяха от завода на Lenovo, включително машината MareNostrum.

Китайската компания, която вече е закупила подразделението за персонални компютри от IBM през 2005 г., буквално поема свидетелството на това, което през предходните десетилетия води класацията. От другата страна на пръстена, Hewlett Packard Enterprise (HPE), също класически лидер на Top500, се готви да се появи отново след приключване на покупката на Cray миналата година. Засега Валеро не е загрижен за концентрацията на толкова много изчислителни мощности в толкова малко марки: "Конкуренцията винаги е добра, но това, което ме притеснява, е, че Европа я няма. Цялата икономическа война е за 5G и изкуствения интелект. И в Европа сме сираци ", аргументира се той. "Добре е да ги използвате сами по себе си. Тъй като науката и техниката напредват. И това, което е много добро, е също така да ги произвеждате, защото ви дава автономия. Не само за приложенията на суперкомпютрите, но и за всички тези на изкуствения интелект, крайните изчисления, автомобили автономни, сървъри. Европа трябва да заложи на чип дизайн ".

Освен това за директора на BSC е дошъл моментът да обърне внимание и на други класификации, които отчитат повече устойчивостта на екипите. „Колко бърз си, но колко струва енергията ти?“, Обобщава той. - Вижте петата машина, една от китайците. Отнася се за Tianhe-2A, разположен в Националния център за суперкомпютри в Гуанджоу. В Green500, който измерва енергийната ефективност на компютрите, класирани в Top500, петият най-мощен суперкомпютър в света пада на 87-мо място. "За нас производителността и устойчивостта не са две независими променливи. Няма никой без другата. Така че, Получаването на по-висока производителност неизбежно означава постигане на по-голяма енергийна ефективност, тъй като наличността на енергийни ресурси е ограничена ", подчертава Terol. В случая с Fugaku, който Cordero описва като „изключително устойчива суперкомпютърна система“, първото място на Top500 превръща Green500 на уважавано девето място.

Охладете с гореща вода

Големият залог на Lenovo да ограничи консумацията на енергия на своите компютри се нарича Нептун. Този неинтуитивен подход разчита на система за охлаждане с топла вода. "В традиционните хладилни системи трябва да охлаждаме водата до ниски температури, за да можем да охлаждаме правилно оборудването. Можем да поставим вода до 50 градуса, така че разходите за охлаждане са много по-ниски", казва Терол. Това също се допълва от система за наблюдение и регулиране на потреблението на енергия в реално време.