Ускоренные вычисления в основе самого мощного в мире суперкомпьютера Summit

В основе самого мощного в мире суперкомпьютера используется 27 648 GPU NVIDIA для обеспечения новых научных прорывов. Его можно назвать самым мощным научным инструментом из когда-либо созданных. Или новой парадигмой вычислений.

Только не называйте его медленным, потому что, под каким бы углом вы ни посмотрели, суперкомпьютер Summit, представленный на днях в Национальной лаборатории Окриджа, - это абсолютный максимум производительности и доступ к совершенно новым для исследователей возможностям.

Эта массивная машина, построенная на базе 27 648 GPU Volta с тензорными ядрами, способна обеспечить свыше 3 экзаопс (операции тензорных вычислений), или 3 х 1018 операций в секунду. Новая система в 100 раз быстрее Titan, предыдущего рекордсмена среди суперкомпьютеров США, построенного всего 5 лет назад. Важно, что 95% вычислительной мощи Summit обеспечивают графические процессоры.

Эта машина создана для Министерства энергетики США и призвана помочь решению самых важных задач нашего времени. Новый суперкомпьютер ускорит исследования в области физики высоких энергий, разработки новых материалов, здравоохранения и не только, обеспечив беспрецедентную производительность в 200 петафлопс для научных расчетов высокой точности.

“Summit быстр, но еще больше впечатляет его влияние его возможности исследователей, - отметил CEO NVIDIA Дженсен Хуанг (Jensen Huang) во время церемонии торжественного открытия Summit (полное выступление здесь). - Summit – это выдающийся научный инструмент, который привлечет ведущих исследователей со всего мира”.

Можно сказать, что это научная машина времени.

Десять лет назад команда ученых из Окриджа осознала, что им нужен новый тип вычислений: старый подход создания башни из транзисторов больше не мог обеспечить необходимую эффективность.

Они пошли на риск, и в 2012 году появился Titan – самый быстрый суперкомпьютер в мире, с одним GPU на узел. Риски оправдал себя. Сегодня ускорение GPU получили свыше 550 HPC-приложений, причем 15 из них входят в список самых популярных в своих индустриях. Их работа изменила индустрию супервычислений.

Новая эпоха в вычислениях

Summit – это новая глава в ускорении вычислений. Не только для Лаборатории Окриджа, но и для всего мира вычислений. Вот уже 11 лет NVIDIA сотрудничает с Министерством энергетики по применению передовых технологий компании в суперкомпьютерах, включая GPU Volta и высокоскоростной интерконнект NVLink, которые лежат в основе Summit. Вместо одного GPU на узел в Summit используется шесть GPU с тензорными ядрами, что повышает скорость моделирования в 10 раз.

Ровно так же, как Titan в свое время вдохновил мир на ускорение операций моделирования, Summit обеспечит платформу для разнообразных исследований, идущих бок о бок с развитием искусственного интеллекта. Технологии, лежащая в основе Summit, уже ускоряет работу ученых на всех платформах – от ПК до серверов, от рабочих станций до вычислительных систем в облаке.

“Summit – это новый тип компьютеров, - отмечает Дженсен. - Summit – это крупнейший в мире суперкомпьютер с возможностями ИИ, это машина, которая учится. Его программное обеспечение будет само писать программы – потрясающие программы, которые не может создать человек”.

Комбинация ИИ и HPC-вычислений

Став родоначальником нового поколения машин для ИИ, Summit будет работать с доселе невиданной скоростью. Ученые смогут использовать упрощенные вычисления – вычисления половинной точности – или FP16, чтобы поднять производительность Summit в 15 раз до экзафлопсных высот: свыше 1018 операций в секунду.

Впечатляюще. Если представить каждое вычисление в виде песчинки, то за секунду Хьюстонский стадион можно было бы засыпать песком 350 раз.

На что способен Summit для науки

Такая скорость позволит исследователям творить настоящие чудеса. Вот некоторые из направлений и проектов Национальной лаборатории Окриджа, в которых уже используются ускоренные вычисления на GPU и в будущем будут использоваться возможности нового суперкомпьютера.

• Онкологические исследования: Министерство энергетики и Национальный институт онкологии запустили программу CANcer Distributed Learning Environment (CANDLE), призванную создать инструменты для автоматического извлечения, анализа и сортировки данных и выявления ранее скрытой взаимосвязи между различными факторами болезни, такими как гены, биологические маркеры и окружающая среда.
• Энергия синтеза: Термоядерный синтез, дарящий нам энергию Солнца, уже давно привлекает ученых чистотой и неисчерпаемостью энергии. Summit сможет смоделировать термоядерный реактор и плазму, удерживаемую магнитным полем, ускоряя коммерческие разработки.
• Болезни и зависимости: С помощью ИИ ученые будут определять паттерны в функционировании и развитии белков и клеточных систем человека. Эти паттерны помогут лучше изучить болезнь Альцгеймера, сердечные заболевания и зависимости, и определять дальнейшую разработку лекарств.

5 фактов о самом мощном в мире суперкомпьютере

• 200 петафлопс — если бы каждый житель Земли делал 1 вычисление в секунду, все вместе мы смогли обеспечит такую производительность за год. Summit это делает за 1 секунду.
• 3 экзаопс в ИИ — если бы каждый житель Земли делал 1 вычисление в секунду, все вместе мы смогли бы обеспечить такую производительность за 15 лет. Summit это делает за 1 секунду.
• Первые тесты показывают, что задачу из области генетики, на решение которой раньше потребовалось бы 30 лет, теперь можно решить за 1 час.
• Суперкомпьютер занимает площадь в 520 кв.м. – это примерно два теннисных корта.
• Summit весит примерно как пассажирский самолет.