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.
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.
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.
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.
Рейтинг мощнейших в мире суперкомпьютеров TOP500 обновляется дважды в год. Свежий список был опубликован месяц назад и, как это часто случается, произошла смена лидера.
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.
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.
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 – 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).
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).
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.
Вопрос энергопотребления и охлаждения суперкомпьютеров действительно стоит очень остро. Помимо рейтинга мощнейших суперкомпьютеров существует список самых энергоэффективных систем – Green500.
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.
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.
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.
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.
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.