5-те най-бързи суперкомпютри в света

Снимка: RIKEN

Всички страни по света се стремят да достигнат върха на изчислителната мощ – но само един може да е на първо място.

Максималната производителност в суперкомпютрите е постоянно движеща се цел. Всъщност суперкомпютърът се дефинира като всяка машина, „която работи с или в близост до най-високата оперативна скорост в момента“. Това е поле на непрекъсната битка между най-добрите. Тези, които постигнат най-високия ранг, могат да го задържат само за мимолетен момент.

Конкуренцията е това, което прави суперкомпютрите толкова вълнуващи, непрекъснато работещи инженери, за да достигнат висоти, които бяха невъобразими само преди няколко години. За да отпразнуваме тази невероятна технология, нека разгледаме най-бързите компютри, дефинирани от проекта за компютърно класиране TOP500 – и за какво се използват тези машини.

5. Tianhe-2 (Китай)

Tianhe-2, чието име се превежда като „MilkyWay-2“, първоначално дебютира като номер 1 в света през юни 2013 г. Но въпреки надстройките през годините до 4 981 760 ядра, работещи при 61.4 petaFLOPS, сега заема едва 5-тото място. Такава е мимолетната слава на съвременния суперкомпютър.

TOP500 съобщи, че машината, разработена от Националния университет за отбранителни технологии (NUDT) в Китай, е предназначена главно за правителствени приложения за сигурност. Това означава, че голяма част от работата, извършена от Tianhe-2, се пази в тайна, но ако нейната обработваща мощ е нещо, по което може да се съди, тя трябва да работи по някои доста важни проекти.

4. Sunway TaihuLight (Китай)

Също бивш номер едно, Sunway TaihuLight доминира в списъка в продължение на две години след дебюта си през юни 2016 г. По това време неговите 93,01 petaFLOPS и 10 649 000 ядра го превръщат в най-мощния суперкомпютър в света с голяма разлика, разполагайки с повече от пет пъти мощността на обработка на най-близкия си конкурент (Titan на ORNL) и почти 19 пъти повече ядра.

Но като се има предвид непрекъснатото темпо на технологичен напредък, нито една позиция никога не е сигурна за дълго. TaihuLight отстъпи първото място на конкурентите през юни 2018 г.

Разположен в Националния център за суперкомпютри в Уси, Китай, създателите на TaihuLight използват суперкомпютъра за задачи, вариращи от науката за климата, до напредналото производство. Той също така има успех в морското прогнозиране, като помага на корабите да избягват бурно море и подпомага офшорните сондажи.

3. Сиера (САЩ) 

Сиера на Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор (LLNL), първоначално дебютира под номер 3 в списъка, през юни 2018 г., с 71,6 petaFLOPS.  По-късно оптимизация повишава скоростта на обработка на нейните 1 572 480 ядра до 94,6 petaFLOPS, което и спечели второто място през ноември 2018 г. Изкачването на нов номер едно през юни 2020 г., тласка Сиера обратно на трета позиция.

Включваща както централни процесорни блокове на IBM (CPU), така и графични процесори на NVIDIA (GPU), Sierra е специално проектирана за моделиране и симулации, важни за Националната администрация за ядрена сигурност на САЩ.

2. Среща на върха (Summit) САЩ

Като част от подновения ангажимент на Министерството на енергетиката на САЩ към суперкомпютърната мощ, Summit на Националната лаборатория на Oak Ridge (ORNL) за пръв път взе първото място през юни 2018 г., като взе най-високия ранг от Китай, за първи път от 6 години.

След дебюта си в списъка през юни 2018 г., Summit подобри първоначалната си производителност Linpack (HPL) от 122,3 до сегашните 148,6 petaFLOPS. Необичайно за такава високоефективна машина, Summit също първоначално се класира на трето място в GreenTop500, който измерва енергийната ефективност в суперкомпютрите, въпреки че оттогава е спаднал на девето място.

Седемчленен екип от ORNL спечели наградата Гордън Бел за 2018 г. за внедряването на Summit за обработка на генетични данни, за да се разбере по-добре, как хората развиват хронична болка и реагират на опиоиди. В момента Summit играе критична роля в глобалната надпревара за откриване на лечения и ваксини срещу COVID-19.

1. Фугаку (Япония)

Съвместно разработена от RIKEN и Fujitsu, японският Fugaku е новият най-бърз суперкомпютър в света. Япония не е имала система, която да заеме първото място, от юни 2011 г., когато предшественикът на Fugaku, компютърът К, дебютира на първо място.

С почти 7,3 милиона ядра и скорост от 415,5 petaFLOPS, Fugaku далеч превъзхожда 148,6 PetaFLOPS на Summit, доближавайки HPC технологията с една крачка по-близо до обещаната ера на екзаскалите.

Fugaku е първата най-високо класирана система, която се захранва от ARM процесори. Две други нови функции са хибридни кубчета памет, прикрепени към всеки от процесорите, и нова итерация на мрежата Tofu, която осигурява тясна интеграция между всички възли в системата.

Архитектурата, базирана на ARM, представлява драматична промяна във вида на изчисленията, традиционно използвани в суперкомпютрите. Неговите дизайнери гледат на успеха му като доказателство, че в HPC все още има място за иновации.

Инсталиран в RIKEN Center for Computational Science (R-CCS) в Кобе, Япония, Fugaku е предназначен за приложения, които ще разглеждат приоритетни социални и научни проблеми. Те включват откриване на нови лекарства, персонализирана медицина, прогнозиране на времето и климата, развитие на чиста енергия и изследване на основните закони на Вселената. Той вече се използва в експериментална основа за изследване на COVID-19. Fugaku ще започне да работи напълно през април 2021 г.

Състезанието за притежаване на най-мощния суперкомпютър всъщност никога не свършва. Това приятелско състезание между страните доведе до бум на процесорната мощност и не изглежда, че скоро ще се забави.