Избранный президент США Дональд Трамп предложил пост главы министерства энергетики бывшему губернатору Техаса Рику Перри. Министерство энергетики распоряжается самыми мощными суперкомпьютерами в стране, работающими в Ливерморской, Лос-Аламосской и Сандийской национальных лабораториях. Помимо основных задач, связанных с поддержанием ядерного арсенала США, эти суперкомпьютеры используются во многих научных исследованиях, в том числе имеющих отношение к проблеме изменения климата, которой в министерстве придают большое значение.

Однако еще в 2009 году, после публикации очередного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата Рик Перри заявлял, что он основан на поддельных данных и выводы ученых крайне сомнительны. А в 2011 году на предвыборных дебатах он заявил, что, если станет президентом, то ликвидирует министерство энергетики вместе с министерствами торговли и образования. В то же время Перри поддерживает развитие возобновляемой энергетики, а штат Техас занимает первое место по выработке ветряной энергии.

Рик Перри закончил Техасский университет, где получил диплом зоотехника. До него пост министра энергетики занимали бывший специалист по ядерной физике из Массачусетского технологического института Эрнест Мониз и лауреат нобелевской премии по физик Стивен Чу.

Япония планирует построить сверхэффективный компьютер, который к концу следующего года поможет ей выйти в лидеры суперкомпьютерного рейтинга.

Компьютер, обладающий вычислительной мощностью 130 PFLOPS, опередит нынешнего мирового лидера – китайский Sunway TaihuLight, чья производительность оценивается в 93 PFLOPS. (1 PFLOPS – это миллион миллиардов операций с плавающей запятой в секунду.)

Японский национальный институт передовых наук и технологий (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, AIST) намерен построить не только самый быстрый, но и один из самых эффективных в мире суперкомпьютеров. Его энергопотребление не должно превышать 3 мегаватт – впечатляющий показатель, если учесть, что производительность самого быстрого японского суперкомпьютера Oakforest-PACS, входящего в Top500, почти в десять раз ниже (13,6 PFLOPS) при том же энергопотреблении.

Китайский же TaihuLight потребляет более 15 мегаватт.

AIST намерен достичь показателя эффективности энергопотребления PUE (Power Usage Effectiveness — соотношение общего энергопотребления, включая энергию, которая требуется для охлаждения, к энергии, потребляемой вычислительными устройствами), не превышающего 1,1. Таким значением могут похвастаться только наиболее эффективные ЦОД.

В суперкомпьютере планируется использовать жидкостное охлаждение – оно применяется и в ряде других разработок, в том числе французской компанией Atos в суперкомпьютерной архитектуре, проектируемой по заказу Комиссии по альтернативной и атомной энергетике Франции. В Atos нацелились на производительность в 1 EFLOPS (миллиард миллиардов операций с плавающей запятой в секунду), но их компьютер будет готов не раньше 2020 года, AIST же собирается представить свою машину уже через год.

В то время как другие страны оптимизируют свои ведущие суперкомпьютеры для расчетов в области атмосферного моделирования, имитации применения ядерного оружия и тому подобных задач, AIST ориентируется на приложения машинного и глубинного обучения в развивающейся сфере искусственного интеллекта.

В опубликованном AIST в начале ноября документе говорится, что проект AI Bridging Cloud Infrastructure (ABCI) адресован стартапам, промышленным предприятиям, нуждающимся в суперкомпьютерных вычислениях, и научным учреждениям.

Система ABCI будет построена в кампусе Касива Токийского университета, в 40 км к северо-востоку от Токио.

В 2019 году министерство энергетики США будет готово провести тендер на строительство двух суперкомпьютеров с разной архитектурой и мощностью более одного эксафлопса. Стоимость такого суперкомпьютера составляет от 200 млн до 300 млн долл., а запущены они могут быть к 2023 году. Возможно, строительство первого удастся завершить годом раньше, полагают в министерстве.

Однако никто пока не знает, какую позицию в отношении строительства суперкомпьютеров займет администрация избранного президента США Дональда Трампа. Эта тема не поднималась во время предвыборной кампании. Пока, впрочем, как полагает руководитель программы разработки эксафлопсных суперкомпьютеров в Аргоннской национальной лаборатории министерства энергетики Пол Мессина, оснований для беспокойства нет. Суперкомпьютеры требуются во многих отраслях экономики — науке, медицине, энергетике, оборонной промышленности. Поддержка суперкомпьютерной отрасли должна быть выгодна администрации с политической точки зрения.

Хотя Китай, по-видимому, первым построит эксафлопсный суперкомпьютер, вопрос заключается в том, как их использовать, считает Мессина. В США должна быть создана экосистема высокопроизводительных вычислений, в которую войдут коммерческие компании, университеты и государственные организации. Тогда разработка приложений для эксафлопсных систем будет намного проще, и они будут широко использоваться.

На прошедшем недавно Международном семинаре по суперкомпьютерам постмуровской эпохи исследовательская группа из Университета Теннесси представила доклад о процессоре для выполнения нейроморфного программного обеспечения, созданном на базе доступных в продаже программируемых пользователем логических матриц FPGA.

Чип спроектирован для проекта DANNA, в рамках которого создается фреймворк для разработки нейроморфного ПО. По словам исследователей, матрица FPGA была выбрана как позволяющая имитировать работу нейронов и синапсов головного мозга. Моделирующая их ячеистая сеть построена из логических переключателей FPGA.

В качестве недостатка FPGA разработчики называют необходимость отключения для перепрограммирования и невозможность использования в качестве основного процессора системы. Поэтому идет поиск возможностей заменить FPGA на мемристоры — энергонезависимые элементы памяти, меняющие сопротивление при протекании через них заряда.

Основная задача работы — спроектировать возможную архитектуру нейроморфного процессора. Доступ к разрабатываемым прототипам планируется предоставлять другим исследователям.

Два первых места в списке самых мощных на сегодняшний день суперкомпьютеров в мире принадлежат Китаю. Всего же из 500 мест в списке Китай занимает 171 — столько же, сколько и США. А к 2020 году — на три года раньше, чем в США — в Китае планируют запустить суперкомпьютер мощностью в экзафлопс. Такая ситуация может подтолкнуть нового президента США Дональда Трампа к активным действиям, считает аналитик IDC. Однако пока планы Трампа в отношении суперкомпьютерной отрасли и науки в целом неизвестны, а его советники по науке не назначены.

Государство играет главную роль в развитии высокопроизводительных вычислений. Только оно может профинансировать исследования и строительство суперкомпьютеров, стоящих сотни миллионов долларов. Но вложения в эту отрасль окупаются, отмечает аналитик. По оценкам IDC, за последние три года на каждый доллар инвестиций был получен в среднем 551 долл. доходов.

Большей вычислительной мощности требует разработка новых лекарств, заявила на недавней суперкомпьютерной конференции SC16 исследователь из компании GlaxoSmithKline Марта Хед. Для персонализованной и высокоточной медицины нужны новые процессы, объединяющие высокопроизводительные вычисления, моделирование и анализ данных. Они позволят сократить время разработки и тестирования лекарств.

Cамый быстрый на сегодняшний день компьютер обладает производительностью примерно в 125 PFLOPS, но в ближайшие годы предельный уровень быстродействия может вырасти в четыре раза.

У суперкомпьютера Cray XC50, анонсированного в 14 ноября, производительностью в 1 PFLOPS обладает каждый узел, а их объединение позволяет довести общую производительность до 500 PFLOPS. (Типичный современный суперкомпьютер состоит из множества серверов, так называемых узлов, которые соединены друг с другом и позволяют достигать небывалой вычислительной мощности.) Процесс создания специальной конфигурации, обеспечивающей быстродействие в 500 PFLOPS, может занять несколько лет.

Быстродействие XC50 повышается благодаря применению целого ряда передовых технологий. Суперкомпьютер оснащается графическими процессорами Nvidia Tesla P100, а также с процессорами Intel Xeon и Xeon Phi, выступающими в роли ускорителей при организации научных вычислений.

Развернутый в Швейцарии суперкомпьютер Piz Daint, использующий более старую систему Cray XC30, будет модернизирован до уровня XC50. Согласно новому мировому рейтингу Top500 в настоящее время он входит в восьмерку самых быстрых систем.

В результате уже начатой модернизации Piz Daint будет объединен с другим суперкомпьютером, Piz Dora. После завершения процедуры объединения и установки новых компонентов Piz Daint станет одним из самых мощных суперкомпьютеров в мире. Однако конкретные цифры его производительности Cray пока не сообщает.

Появление Cray XC50 станет еще одним шагом на пути к рубежу в один эксафлопс (миллион триллионов вычислительных операций в секунду). На вершине нынешнего рейтинга Top500 по-прежнему располагается китайский суперкомпьютер TaihuLight, обладающий производительностью в 125 PFLOPS.

Существующий вариант Piz Daint построен на базе старых процессоров Intel Xeon E5-v3, но способен поддерживать и чипы Intel Xeon E5-v5 с архитектурой Skylake, которые появятся в середине следующего года. Новые процессоры позволят существенно поднять уровень быстродействия.

Но на производительность компьютера влияют не только процессоры. Важную роль играют также шины передачи данных, подсистема хранения и сетевые каналы. Суперкомпьютер XC50 получит обновленную систему внутренних соединений Aries, которая используется в ряде моделей, относящихся к числу самых быстрых в мире. Топология Aries позволяет организовать многоточечные соединения вычислительных узлов.

XC50 будет оснащен массивом флеш-накопителей, которые придут на смену жестким дискам. Суперкомпьютер имеет небольшие индивидуальные шасси, благодаря чему расходы на охлаждение и энергопотребление окажутся достаточно низкими. Система жидкостного охлаждения для XC50 не понадобится.

Китайские суперкомпьютеры Sunway TaihuLight и Tianhe-2, возглавившие рейтинг Top500 шесть месяцев назад, сохранили за собой лидерство и в его новой, 48-й по счету версии.

Общее число американских и китайских суперкомпьютеров, включенных в рейтинг, возросло. Теперь США и Китай идут нога в ногу, имея по 171 системе. В июньской версии рейтинга, обновляемого раз в полгода, у Китая насчитывалось 167 систем, а у США – 165.

Германия представлена в списке 32 системами, далее идут Япония (27), Франция (20) и Великобритания (17). По сравнению с тем, что было годом раньше, ситуация существенно изменилась. Тогда рейтинг возглавляли США (200 суперкомпьютеров), вслед за которыми шли Китай (108), Япония (37), Германия (33), а также Франция и Великобритания (по 18).

Год от года суперкомпьютеры становятся все более мощными. Совокупная производительность 500 ведущих систем составляет сейчас 672 PFLOPS, что на 60% превышает прошлогодний уровень. (Один петафлопс – это тысяча триллионов операций с плавающей точкой в секунду.)

Соединенные Штаты возглавляют и агрегированный рейтинг производительности, рассчитываемый с помощью теста Linpack. На долю их суперкомпьютеров приходится 33,9% от общего уровня быстродействия, на долю Китая – 33,3%.

Система TaihuLight, производительность которой по тесту Linpack составляет 93 PFLOPS, привлекает особое внимание, поскольку полностью собрана на процессорах, разработанных и произведенных в Китае. В июне она потеснила другой китайский суперкомпьютер – Tianhe-2, обладающий производительностью в 33,9 PFLOPS и возглавлявший рейтинг суперкомпьютеров на протяжении трех лет.

В системе TaihuLight, развернутой в Национальном суперкомпьютерном центре в Вукси, установлено 40 960 процессоров SW26010, каждый из которых имеет 260 ядер. В Tianhe-2 насчитывается 260 тыс. 12-ядерных процессоров Intel Xeon E5-2692v2.

Причиной появления TaihuLight считалось стремление Китая уменьшить зависимость от зарубежных процессорных технологий в критически важных областях, после того как США запретили поставки чипов Intel Xeon в четыре китайских суперкомпьютерных исследовательских центра.

Корпорация Intel продолжает оставаться крупнейшим поставщиком процессоров для суперкомпьютеров. Ее чипы установлены в 462 из 500 ведущих систем. Доля конкурирующей AMD сокращается. Ее чипы присутствуют только в семи системах, представленных в нынешнем рейтинге, в то время как еще полгода назад таковых насчитывалось 13. Процессоры IBM Power установлены в 22 системах.

После приобретения SGI компания Hewlett Packard Enterprise может похвастаться 140 системами, далее следует Lenovo, у которой 92 системы. Компания Cray построила 56 суперкомпьютеров, но по агрегированной производительности занимает первое место среди всех поставщиков.

В первой десятке появилось два новичка. Оба они созданы на базе 68-ядерного процессора Xeon Phi 7250, который разрабатывался под кодовым наименованием Knights Landing и имеет пиковую производительность в 3 TFLOPS. Суперкомпьютер Cori – Cray XC40, установленный в Национальном научно-исследовательском вычислительном центре энергетических исследований в Беркли, находится на пятом месте с результатом в 14 PFLOPS по тесту Linpack. Шестую же строчку занимает новый суперкомпьютер Oakforest-PACS – кластер Fujitsu Primergy CX1640 M1, развернутый в японском Общем центре передовых высокопроизводительных вычислений. Его производительность по тесту Linpack составляет 13,6 PFLOPS.

Давайте посмотрим, как выглядят теперь самые важные и самые неудобные в мире шкафы… С момента составления предыдущего рейтинга прошло полгода, а значит, пришло время составлять новый. У старого вышел срок годности, и вот перед нами уже новая иерархия невероятно мощных суперкомпьютеров, выстроенных в соответствии со своей производительностью на сайте Top500.org. Итак, представляем первую десятку.

№ 10: Shaheen II
Суперкомпьютер Shaheen II, установленный в научно-технологическом университете им. короля Абдаллы, третий раз подряд попадает в ведущую десятку. Машина, построенная на базе системы Cray, имеет почти 200 тыс. процессорных ядер, производительность в 5536 PFLOPS по результатам выполнения теста LINPACK и вполне разумное энергопотребление (1954 MFLOPS на ватт).

№ 9: Hazel Hen
Hazel Hen из университета Штутгарта – один из двух представителей Европы в первой десятке. Благодаря наличию 185 тыс. процессорных ядер суперкомпьютер с птичьим названием может похвастаться производительностью в 5,64 PFLOPS.

№ 8: Piz Daint
Piz Daint из Швейцарского национального компьютерного центра находится в рейтинге с 2012 года. В общей сложности в нем размещается 116 тыс. процессорных ядер, из которых 73 808 принадлежат ускорителям NVIDIA Tesla. Суперкомпьютер имеет производительность в 6,27 PFLOPS и занимает второе место по эффективности энергопотребления (2697 MFLOPS на ватт).

№ 7: Trinity 5
Система Trinity, установленная в Национальной лаборатории США в Лос-Аламосе, получила свое название в честь ядерных испытаний, проводившихся в июле 1945 года недалеко от этого места. Она призвана помочь ученым из США в прогнозировании распространения ядерного оружия и организации противодействия этому процессу. Суперкомпьютер Trinity уже во второй раз оказался в первой десятке. В предыдущей версии рейтинга его производительности в 8,1 PFLOPS оказалось достаточно, для того чтобы разместиться на шестом месте, но на этот раз он только седьмой.

№ 6: Mira
Система Mira, развернутая в Аргонской национальной лаборатории недалеко от Чикаго, является долгожителем рейтинга. Более 786 тыс. процессорных ядер обеспечивают производительность в 8,59 PFLOPS. Только две системы, занимающиеся места выше Mira, находятся в рейтинге дольше.

№5: K Computer
Суперкомпьютер Fujitsu K Computer из японского института RIKEN, обладающий производительностью в 10,5 PFLOPS, держится в первой десятке Top500 дольше всех. Лишь 11 машин за всю историю существования Top500 находились в списке дольше, чем K Computer, но ни одной из них так и не удалось войти в первую десятку.

№ 4: Sequoia
Суперкомпьютер IBM, установленный в Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе, развивает производительность в 17,1 PLOPS и обладает 1 573 000 процессорными ядрами. По критерию эффективности энергопотребления он занимает третье место с результатом 2177 MFLOPS на ватт.

№ 3: Titan
Titan – основной центр вычислений Национальной лаборатории США в Окридже. Обладая производительностью в 17,6 PFLOPS, он принимает непосредственное участие в реализации наиболее сложных исследовательских проектов министерства энергетики США. Один из четырех бывших лидеров рейтинга по-прежнему находится в первой десятке наряду с K Computer и двумя суперкомпьютерами, располагающимися в табели о рангах выше него.

№ 2: Tianhe-2
"Млечный путь-2", как переводится название этого суперкомпьютера, наконец был свергнут с трона после шестикратного пребывания в лидерах. Это по-прежнему невероятно мощная система, имеющая 3 120 000 процессорных ядер и производительность в 33,9 PFLOPS, но верхнюю строчку она уступила другой машине, созданной китайским правительством и предприятиями компьютерной отрасли.

№ 1: Sunway TaihuLight
И наконец, новый чемпион – самый большой и мощный суперкомпьютер из всех, что когда-либо были созданы человеком. Имея более 10 млн процессорных ядер и почти в три раза (с результатом в 93 PFLOPS) превосходя по производительности ближайшего конкурента, TaihuLight является настоящим монстром. Помимо лидерства в производительности этот суперкомпьютер удерживает за собой лидерство и в эффективности энергопотреблении (6051 MFLOPS на ватт).