super computers frontЩе бъдем очевидци на нова ера в компютърните технологии, където машините ще работят поне 1000 пъти по-бързо, отколкото преди. Учените предричат, че дo края на десетилетието, екзаФЛОП (exaFLOP) компютрите ще са реалност, което ще разкрие нови хоризонти пред научните открития.

САЩ, Китай, Япония, ЕС и Русия в момента инвестират милиони долари за разработката на суперкомпютри. През Февруари ЕС съобщи, че ще удвои сумата за инвестиции и ще се равнява на около 1.2 милиарда евро.

Какво представлява екзаФЛОП?

Компютърните специалисти измерват бързината и работата на суперкомпютрите в FLOP-и, което по свое му означава Floating Point Operations per Second или с други думи е броя на операциите с плаваща запетая, които компютъра може да извърши за 1 секунда, докато "екза" (exa) от своя страна стои за кванталион (1 с 18 нули или 1 милиард милиарда). Един екзамащабен компютър може да извърши толкова операции едновременно, колкото 50 милиона лаптопа взети заедно.


"Това е следващия етап във високотехнологичните системи", казва Dimitrios Nikolopoulos, професор в Училището по Електроника към Кралския университет в Белфас, Великобритания.

Колко бързи са суперкомпютрите днес?

Най-бързият суперкомпютър оперира на петафлопи ниво, допълва Nikolopoulos, изпълнявайки около 1 квадралион (или 1 милион милиарда) операции за секунда.

roadrunner supercomputer 

IBM Roadrunner

Първият компютър, който успя да прескочи петафлоп бариерата беше компютърът на IBM, Roadrunner през 2008 година, но това негово завоевание за най-бърз компютър в света не продължи дълго, когато през 2009 година Националната Лаборатория Oak Ridge в САЩ инсталира компютърът Cray Jaguar със скорост от 1.75 петафлопи.

Днес, според Топ500 (проектът, който следи развитието на високотехнологичните среди), короната държи японския K компютър (K computer). разработен от RIKEN и Fujitsu.

Инсталираната машина в RIKEN Advanced Institute for Computational Science, намиращ се в Кобе, Япония, понастоящем оперира с малко над 10 петафлопи или приблизително 4 пъти по-бързо от своя конкурент - китайския NUDT YH MPP компютър (2.57 петафлопи).

cray jaguar

 Cray Jaguar, Oak Ridge National Laboratory

Колко големи са те?

"Площта, която е нужна е долу горе колкото едно футболно игрище. Говорим за наистина много на брой реда компютърни сандъка и хиляди процесори", казва Nikolopoulos.

К компютъра се състои от 88 128 смайващи с техническите си характеристики процесори и от около 864 шкафа с размера на хладилник.

Физически, екзамащабните компютри, едва ли ще стават по-големи, допълва Nikolopoulos, дори точно обратното. Но броя на процесорите ще нарасне неимоверно до между 1 и 100 милиона.

k-comuter

 K Computer, RIKEN и Fujitsu

Какви са предизвикателствата, които стоят пред екзамащабните системи?

Nikolopoulos отговаря "Съществуват сериозни предпоставки да мислим, че ни предстоят големи препятствия, като един от най-големите е вероятно енергията. Като цяло захранването на суперкомпютрите не е никак целесъобразно."

"По последни данни изчисленията за един екзаскейл компютър възлизат на 100 мегавата. На този етап е невъзможно да изградим подходящо съоръжение и да го снабдим с достатъчно енергия."

Преди, основния разход на енергия (около 40-50% от целия) се причислява на процесора, но напоследък рам паметта бързо напредва.

"Промяната на материалите, от които са направени процесорите и рам паметите, а и самата им архитектура са жизненоважни за успеха на екзамащабните системи."

"Започваме да разбираме предизвикателствата за суперкомпютрите от гледна точка не само на софтуер, но и хардуер и приложения. В момента сме на етап съставяне на прогнози и иницииране на проучвания.

exascaleКакви са ползите от тези екзамащабни компютри?

Със сигурност ще допринесе за развитието на много научни области, като въздушното инженерство, астрономия и физика, биология, моделиране и прогнози за климата (метеорология) и национална сигурност, които изискват много прецизни и сериозни изчисления, казва Nikolopoulos.

Bill Cabbage, сътрудник към Връзки с обществеността на Oak Ridge National Laboratory, също така смята, че използването на суперкомпютрите повдига много сериозен въпрос за производството и снабдяването им с енергия по един разумен и целесъобразен начин, където футуристичния и иновативен начин на мислене е просто задължителен.

Социалните науки са също една интересна област, която сериозно може да бъде повлияна от екзаскейл технологиите, допълват учените. Все повече хора искат изследват общественото поведение. Като цяло изучаването на човешкото поведение изисква много точни симулации, представящи взаимодействието помежду им, комуникацията, начина на движение и пр. Това несъмнено изисква суперкомпютри.

Любопитно

Кометата Хейл Боп изхвърля приблизително 250 тона газ и прах в секунда. Това е около 50 пъти повече, отколото повечето други комети.

Вход

Hypercube

Rotating Hypercube