Статьи
Суперкомпьютеры: почти искусственный интеллект

Суперкомпьютеры: почти искусственный интеллект


Суперкомпьютеры: почти искусственный интеллект

Мощнейшие вычислительные системы современности, суперкомпьютеры, задействованы в физических, химических и биологических исследованиях, прогнозируют погоду на всей планете и даже наравне с людьми принимают участие в интеллектуальных викторинах.

История

Называть гордым именем «суперкомпьютер» принято вычислительные системы, существенно превосходящие по производительности типичные ПК своего времени. Так, первым в истории вычислительным монстром считается антикитерский механизм – аналоговый компьютер из Древней Греции (100 год до н. э.). Хитроумное устройство и правда превосходило по возможностям все астрономические приборы того времени и не имело аналогов аж до эпохи Возрождения.

Антикитерский механизм
Антикитерский механизм

Впервые термин «супервычисления» засветился в статье про табулятор IBM из Колумбийского университета в газете New York World еще в 1920 году. Термин же «суперкомпьютер» приписывают инженерам Джорджу Майклу и Сиднею Фернбаху, в 1960-х трудившихся в Ливерморской национальной лаборатории и компании CDC.

Табулятор IBM Hollerith Type III
Табулятор IBM Hollerith Type III

Но пионером и одним из активнейших деятелей в мировом суперкомпьютеростроении по праву считается Сеймур Крэй. Он с середины 1960-х до 1996 года создавал мощнейшие вычислительные системы для правительственных учреждений и научно-исследовательских центров США. С именем ученого даже связано альтернативное шутливое толкование термина «суперкомпьютер» – любой компьютер, созданный Крейем.

Сеймур Крэй и первый полностью им спроектированный суперкомпьютер Cray-1 (1974 год, производительность 80 MFLOPS)
Сеймур Крэй и первый полностью им спроектированный суперкомпьютер Cray-1 (1974 год, производительность 80 MFLOPS)

Лучшие из лучших

Рейтинг мощнейших в мире суперкомпьютеров TOP500 обновляется дважды в год. Свежий список был опубликован месяц назад и, как это часто случается, произошла смена лидера.

Топ-десятка мощнейших суперкомпьютеров на планете
Топ-десятка мощнейших суперкомпьютеров на планете

Непобедимым как минимум на полгода, до публикации нового рейтинга, будет оставаться китайский вычислительный монстр TH-IVB-FEP Cluster с кодовым именем Tianhe-2. Спроектирован он компанией Inspur и размещен в Оборонном научно-техническом университете НОАК в городе Чанша.

Многочисленные монтажные шкафы суперкомпьютера Tianhe-2
Многочисленные монтажные шкафы суперкомпьютера Tianhe-2

Вычислительная мощь Tianhe-2 равна 33,86 PFLOPS, чего удалось достичь путем объединения в кластер шестнадцати тысяч узлов. Каждый узел включает два процессора Intel Xeon E5-2692 (12 ядер), три сопроцессора Intel Xeon Phi 31S1P (57 упрощенных ядер, 8 ГБ памяти GDDR5) и 64 ГБ оперативной памяти. Суммарный объем оперативной памяти Tianhe-2 составляет 1 ПБ, а энергопотребление – 17,8 МВт.

Локальная сеть Tianhe-2
Локальная сеть Tianhe-2

Второе место в обновленном рейтинге TOP500 занимает экс-чемпион – американский суперкомпьютер Cray XK7 с кодовым именем Titan. Выполнен он по схожей с Tianhe-2 схеме, сочетающей центральные процессоры и сопроцессоры (графические ускорители). Вот только вместо чипов Intel в Titan применяются процессоры AMD Opteron 6274 (16 ядер) и серверные видеокарты NVIDIA Tesla K20X.

Суперкомпьютер Titan украшен стильным граффити
Суперкомпьютер Titan украшен стильным граффити

Суперкомпьютер Titan – уже не первый вычислительный монстр компании Cray Inc., построенный по заказу Окриджской национальной лаборатории. Зато он самый мощный (17,59 PFLOPS) и самый прожорливый (8,21 МВт) из них.

Но эта цифра ничто по сравнению с энергопотреблением японского K computer (четвертое место в рейтинге TOP500): 12,66 МВт при производительности 10,51 PFLOPS. Тут-то и проявляется несовершенство архитектуры суперкомпьютеров, в которой применяются только центральные процессоры (в случае K computer – это восьмиядерные Fujitsu SPARC64 VIIIfx).

Величественный на вид K computer
Величественный на вид K computer

Аналогичный подход при проектировании суперкомпьютеров использует компания IBM. Третье и восьмое места рейтинга американские BlueGene/Q Sequoia и Vulcan построены исключительно на центральных процессорах IBM Power BQC (16 ядер).

Монтаж одного из узлов Sequoia
Монтаж одного из узлов Sequoia

Правда, процессорная архитектура Power является куда более энергоэффективной, чем SPARC64. Как результат, Sequoia и Vulcan демонстрирует неплохое соотношение вычислительной мощности и прожорливости: 17,17 PFLOPS при 7,8 МВт и 4,29 PFLOPS при 1,97 МВт.

IBM BlueGene/Q Vulcan – новичок в топ-десятке мощнейших суперкомпьютеров планеты
IBM BlueGene/Q Vulcan – новичок в топ-десятке мощнейших суперкомпьютеров планеты

Вопрос энергопотребления и охлаждения суперкомпьютеров действительно стоит очень остро. Помимо рейтинга мощнейших суперкомпьютеров существует список самых энергоэффективных систем – Green500.

Топ-десятка самых энергоэффективных суперкомпьютеров на планете
Топ-десятка самых энергоэффективных суперкомпьютеров на планете

Лидирует в нем итальянский суперкомпьютер Eurotech Aurora HPC 10-20 с кодовым именем Eurora (467 место в TOP500), который выдает 3,2 GFLOPS/Вт. Опять-таки хорошо проявило себя сочетание центральных процессоров Intel и графических ускорителей NVIDIA.

Гордость нации

Суперкомпьютеры – это не только неоценимая помощь для науки, но и предмет национальной гордости. Наравне с космической гонкой и гонкой вооружений ведется негласная война за звание ведущей суперкомпьютерной державы. Так, на территории США находится 252 из полтысячи мощнейших вычислительных систем мира. Китай владеет 66 мощнейшими суперкомпьютерами, Япония – 30, Великобритания – 29, Франция – 23, Германия – 19, а Индия – 11.

Процентное соотношение количества и производительности суперкомпьютеров в разных странах мира
Процентное соотношение количества и производительности суперкомпьютеров в разных странах мира

А вот Украина в рейтинге TOP500, к величайшему сожалению, не представлена. Мощнейший отечественный суперкомпьютер, размещенный в НТУУ «Киевский политехнический институт», по производительности не дотягивает даже до нижней границы TOP500. Ему явно не помешала бы модернизация.

Для сравнения, у наших соседей – России и Польши – в рейтинг TOP500 попали восемь и три суперкомпьютера соответственно. Мощнейший Российский суперкомп T-Platforms T-Blade 2 с кодовым именем Lomonosov (31 место в рейтинге, производительность 901,9 TFLOPS) установлен в Научно-исследовательском вычислительном центре МГУ.

Флагманский российский суперкомпьютер назван в честь ученого-естествоиспытателя Михаила Ломоносова
Флагманский российский суперкомпьютер назван в честь ученого-естествоиспытателя Михаила Ломоносова

Польский же вычислительный монстр Cluster Platform SL390, также известный под именем Zeus (113 место в рейтинге, производительность 266,9 TFLOPS), работает в Академическом компьютерном центре Cyfronet в городе Краков.

Выводы

IBM Watson наравне с людьми принимает участие в викторине Jeopardy!
IBM Watson наравне с людьми принимает участие в викторине Jeopardy!

С одной стороны, назвать современные суперкомпьютеры искусственным интеллектом нельзя – уж больно они зависимы от людей. В процессе монтажа и последующего обслуживания одного такого вычислительного монстра может быть задействовано до полтысячи человек. С другой стороны, при должном подходе суперкомпьютеры быстро обучаются, с легкостью оперируют накопленными знаниями и даже понимают естественную речь.
Яркий тому пример IBM Watson – наверно, самый известный суперкомп в мире. В 2011 году он победил в американской интеллектуальной телепередаче Jeopardy!. Соперниками суперкомпьютера были признанные ассы данной викторины Брэд Раттер и Кен Дженнингс.

Интересно было бы сравнить искусственный интеллект Watson с острым умом российско-украинским трио «знатоков»: Анатолием Вассерманом, Александром Друзем и Борисом Бурдой.


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: