Топ 10 на най-мощните суперкомпютри за 2014 година

Въпреки че от години слушаме как суперкомпютрите (онези огромни машини с размери на самолетен хангар) работят за фундаментални човешки проблеми, като лечение на рак, полети до Марс или пълен контрол на човешкия геном, то и до днес тези задачи не са решени. Въпреки това в тази област, може би най-вече заради военните технологии, се наблюдава непрекъснат прогрес – напред и нагоре.

Без значение за какво се използва даден суперкомпютър – за симулация на ядрени взривове или решаване на шахматни задачи, два пъти годишно учените от Националната лаборатория Лоурънс в Бъркли (САЩ) публикуват топ 500 на най-производителните компютри в света. Ключов критерий в тази класация, разбира се, е обективното – броят математически операции с плаваща запетая в секунда, които машината може да извърши. Мерната единица е флопс, а за да си представите способностите на днешните електронни устройства, ще ми позволите да се отклоня още малко.

ЕНИАК – първият компютър в историята е притежавал мощност от 500 флопа (500 операции в секунда), което за времето си е било нещо велико. Представете си: вместо някой да решава 500 (макар  елементарни задачи), това става само за миг. Прогресът на технологиите оттогава насам (началото на 40-те години на миналия век) обаче е толкова огромен и възходящ, че съвременните стандартни персонални компютри (PC) притежават способност да обработват елементарните операции със скорост милиарди флопа в секунда (гигафлопа)! Например обикновеният iPhone 6 има производителност от около 172 гигафлопа, а игровата конзола Playstation 4 – 1,84 терафлопа (това са трилиони операции в секунда).

За да се ориентирате поне малко в тези гигантски числа и невероятните математически способности на смартфона в джоба ви, си позволявам да покажа тази малка табличка, копирана от http://bg.wikipedia.org/wiki/FLOPS.

 

А ето и самата класация:

 

10 място – Cray CS-Storm

Местоположение: САЩ
Производителност: 3,57 петафлопа
Теоретичен максимум: 6,13 петафлопа
Употребявана енергия: 1,4 мегавата

Подобно на всички съвременни суперкомпютри, CS-Storm се състои от множество процесори, обединени в единна изчислителна мрежа по принципа на масово-паралелната архитектура. На външен вид това „нещо“ представлява редици от шкафове (с рафтове), натъпкани с електроника (отделни възли, сървъри, съдържащи многоядрени процесори), които образуват цели коридори.

Cray CS-Storm е цяла търговска серия суперкомпютърни клъстери, които се произвеждат с това име, но посоченият в списъка е малко по-особен. Той е най-мощен от всички, като се използва от американското правителство за секретни цели (не е ясно и точно къде се намира). Известно е само, че американците са сглобили крайно ефективен по отношение на потреблението на енергия суперкомпютър (2386 мегафлопа на 1 ват). Броят на процесорните ядра на CS-Storm е приблизително около 79 000.

На сайта на производителя CRAY е посочено, че суперкомпютрите от серията са подходящи за високопроизводителни изчисления в областта на кибер безопасността, военното разузнаване, разпознаване на образи, обработка на сеизмични данни, рендеринг и др.

 

9 място – Vulcan – Blue Gene/Q

Местоположение: САЩ
Производителност: 4,9 петафлопа
Теоретичен максимум: 5,03 петафлопа
Употребявана енергия: 1,9 мегавата

„Вулкан“ е разработен от синия американски гигант IBM (както и повечето от суперкомпютрите в тази класация). Принадлежи към семейството Blue Gene и се намира в националната лаборатория Ливърмор. Той е собственост на министерството на енергетиката на САЩ и се състои от 24 шкафа с отделни възли. Работата си започва през 2013 година.

За разлика от предишния компютър функциите на Вулкан са добре известни – различни научни изследвания в областта на енергетиката, моделиране на природни явления и анализ на огромни количества данни. По желание (и срещу заплащане) достъп до него получават различни научни компании и екипи, като е необходимо преди това да подадат заявка за целта.

8 място – Juqueen – Blue Gene/Q

Местоположение: Германия
Производителност: 5 петафлопа
Теоретичен максимум: 5,87 петафлопа
Употребявана енергия: 2,3 мегавата

От момента на стартирането си през 2012 година Juqueen се нарежда на второ място по мощност в Европа и на първо в Германия. Както и Вулкан, този суперкомпютър е разработен от IBM в рамките на проекта Blue Gene. Намира се в един от най-големите изследователски центрове в Европа – Юлих. Използва се за високопроизводителни научни изследвания в най-различни области.

 

7 място – Stampede – PowerEdge C8220

Местоположение: САЩ
Производителност: 5,16 петафлопа
Теоретичен максимум: 8,52 петафлопа
Употребявана енергия: 4,5 мегавата

Намиращият се в Тексас суперкомпютър Stampede е на практика единственият от топ 10, който е разработен от компанията Dell. Съставен е от 160 шкафа с възли и се смята за най-мощния компютър в света, който се използва само за научноизследователски цели. Достъп до услугите му имат различни научни групи по света. Клъстерът от десетки хиляди процесори се използва в широк спектър изследвания – от невероятно точни томографии на човешкия мозък и предсказване на земетресения, до откриване на математически закономерности в музиката и езиковите конструкции.

 

6 място – Piz Daint – Cray XC30

Местоположение: Швейцария
Производителност: 6,27 петафлопа
Теоретичен максимум: 7,78 петафлопа
Употребявана енергия: 2,3 мегавата

Швейцарският национален суперкомпютърен център (CSCS) може да се похвали с най-мощния суперкомпютър в Европа. Piz Daint е наречен така на името на алпийска гора и е разработен от познатата ни легендарна компания Cray. Принадлежи към семейството XC30, което е и най-производителната и скъпа линия суперкомпютри от фирмата.

Piz Daint се използва за различни изследователски цели от типа на компютърно моделиране в областта на физиката на високите енергии (в различните ускорители, подобни на големия адронен колайдер).

5 място – Mira – Blue Gene/Q

Местоположение: САЩ
Производителност: 8,56 петафлопа
Теоретичен максимум: 10,06 петафлопа
Употребявана енергия: 3,9 мегавата

Суперкомпютърът Мира е разработен отново от IBM в рамките на проекта Blue Gene, като започва работа през 2012 година. Халето за високопроизводителни изчисления на Аргонската национална лаборатория, в която е разположен клъстерът, е създадено с помощта на държавно финансиране. Счита се, че ръстът на интереса към суперкомпютърните технологии от страна на Вашингтон, който се наблюдава през последните години, е свързан със съперничеството с Китай в тази област. Кой обаче печели, ще разберете накрая.
Разположеният в 48 „великански“ шкафа Мира се използва за научни и военни цели. С него се извършва климатично и сеизмично моделиране, което позволява да се получават все по-точни данни за предсказване на земетресения и на промените в климата.

4 място – K Computer

Местоположение: Япония
Производителност: 10,51 петафлопа
Теоретичен максимум: 11,28 петафлопа
Употребявана енергия: 12,6 мегавата

Разработен от японската компания Fujitsu и разположен в института за физикохимични изследвания в Кобе, К Computer се явява единственият японски суперкомпютър в десетката на най-способните. По времето, когато е пуснат в действие (2011 година), този клъстер заема първа позиция в класацията, като в продължение на година е най-бързият в света. През ноември 2011 година той става и първият в историята, който успява да надмине скорост от 10 петафлопа.

Суперкомпютърът се използва за редица изследвания. Разбира се, най-вече за характерните за Япония прогнози за природни бедствия, като земетресения, цунами и др. Когато си „почива“ от тези задачи обаче, компютърът на Fujitsu се използва и за компютърно моделиране в областта на медицината.

 

3 място – Sequoia – Blue Gene/Q

Местоположение: САЩ
Производителност: 17,17 петафлопа
Теоретичен максимум: 20,13 петафлопа
Употребявана енергия: 7,8 мегавата

Най-мощният от четворката Blue Gene компютри в класацията е разположен в националната лаборатория Ливърмор в САЩ. IBM разработват Sequoia за Националната администрация по ядрена безопасност (NNSA), която се нуждаела от супер високопроизводителен компютър за една позната конкретна цел – моделиране и компютърна симулация на ядрени взривове.

Трябва да уточним, че истинските и реални ядрени тестове (взривове) на бомби са забранени още от 1963 година, като компютърните симулации се явяват едни от най-точните и приемливи варианти за продължаване на изчисленията в тази област.

Въпреки неприятната си професия Sequoia се използва и за решаване на далеч по-благородни задачи. Клъстерът например се използва за моделиране в областта на космическите технологии, където е поставил рекорд по производителност. Освен това е забележителен и при създаването на електрофизиологичен модел на човешкото сърце.

2 място – Titan - Cray XK7

Местоположение: САЩ
Производителност: 17,59 петафлопа
Теоретичен максимум: 27,11 петафлопа
Употребявана енергия: 8,2 мегавата

Най-производителният от създаваните до момента суперкомпютри в западния свят, както и най-мощният суперкомпютърен клъстер, изграждан от Cray, се намира в САЩ – в националната лаборатория Оук-Ридж. Макар че намиращият се под управлението на американското министерство на енергетиката суперкомпютър официално е достъпен за всякакви научни изследвания, от октомври 2012 година, когато е пуснат в действие, той буквално е зарит от броя на заявките за изчисления. Заради това ръководството на лабораторията създава специална комисия, която да подбере от 50 заявки само най-важните и значителни 6 проекта. Сред тях са например поведението на неутроните в сърцето на ядрените реактори, както и прогнозирането на глобалните климатични изменения в следващите 1 до 5 години.

Въпреки своята невероятна изчислителна мощ и впечатляващите размери от 404 квадратни метра Титан не стои дълго време на почетното първо място. Само половин година след триумфа си през ноември 2012 г. гордостта на американците неочаквано е попарена от един „новак“ от Азия, който безпрецедентно и безмилостно смачква всякаква конкуренция до момента, а може би за години напред. Ето кой е той.

 

1 място – Tianhe-2 (Млечен път 2)

Местоположение: Китай
Производителност: 33,86 петафлопа
Теоретичен максимум: 54,9 петафлопа
Употребявана енергия: 17,6 мегавата

От момента на пускането си преди около 2 години до сега Тянхъ 2 (или Млечен път 2) стои непоклатимо на световния компютърен връх. Той е лидерът в топ 500. Това наистина страховито чудовище превъзхожда по възможности и скорост почти ДВА пъти втория в класацията – Titan.

Разработен от научнотехническия университет на народноосвободителната армия на Китай и компанията Inspur, Тянхъ-2 се състои от 16 000 възела (32 000 Intel Xeon процесора + 48 000 Xeon Phi) със сумарен брой компютърни ядра, надхвърлящ невероятните 3.12 милиона! Оперативната памет (RAM) на тази колосална конструкция (заемаща 720 квадратни метра) доближава 1.4 петабайта, а запомнящите устройства (харддисковете) – 12.5 петабайта.

Само за сравнение: 1 гигабайт RAM памет от вашия компютър е число, състоящо се от единица и 9 нули след нея. Петабайтът е единица с 15 нули накрая, което може и да не ви се вижда кой знае колко. Само че си представете следното: знаете ли как изглежда 1 чип RAM памет от компютъра ви, с обем 1 GB? Малката, ценна плочка оперативна памет? Да? Е… сега си представете, че Тянхъ-2 разполага с… един МИЛИОН ПЪТИ повече оперативна памет! Както и с 12 хиляди ПЪТИ повече дисково пространство спрямо „огромния“ ви 1-терабайтов харддиск. Внушително, а?

„Млечен път-2“ е конструиран по инициатива на китайското правителство, затова няма нищо изненадващо, че безпрецедентната му мощ служи за държавни цели. Официално е заявено, че този суперкомпютър се занимава с различни моделирания, анализи на данни и държавна сигурност. Но като се има предвид нивото на секретност на китайската армия, с какви точно военни проекти се занимава този истински колос, явно никога няма да стане известно.