США вновь заняли первое место в гонке суперкомпьютеров

Монстры производительности

Массивная машина в Теннесси была признана самой быстрой в мире. Эксперты говорят, что два суперкомпьютера в Китае могут быть быстрее, но эта страна не участвовала в рейтинге.

Соединенные Штаты вернули себе желанную корону скорости в вычислительной технике благодаря новому мощному суперкомпьютеру в Теннесси, что стало важной вехой для технологии, играющей важную роль в науке, медицине и других областях.

Frontier, так называется массивная машина в Национальной лаборатории Ок-Ридж, была объявлена в понедельник первой, продемонстрировавшей производительность в один квинтиллион операций в секунду - миллиард миллиардов вычислений - в наборе стандартных тестов, используемых исследователями для ранжирования суперкомпьютеров. Министерство энергетики США несколько лет назад обещало выделить 1,8 миллиарда долларов на создание трех систем с такой "экзафлопсной" производительностью, как ее называют ученые.

Но у этой короны есть оговорка. Некоторые эксперты считают, что в гонке за экзафлопсом Frontier обошли две системы в Китае. Операторы этих систем не представили результаты тестов для оценки учеными, которые следят за так называемым рейтингом Top500. Эксперты заявили, что они подозревают, что напряженные отношения между США и Китаем могут быть причиной того, что китайцы не представили результаты тестов.

"Ходят слухи, что у Китая что-то есть", - сказал Джек Донгарра, заслуженный профессор информатики в Университете Теннесси, который помогает возглавить работу над рейтингом Top500. "Но ничего официального нет".

Суперкомпьютеры, история гонки

Суперкомпьютеры уже давно стали точкой отсчета в международном соревновании. Эти машины размером с комнату сначала создавались для взлома кодов и разработки оружия, а теперь играют важную роль в разработке вакцин, тестировании конструкций автомобилей и моделировании изменения климата.

На протяжении десятилетий в этой области доминировали американские технологии, но Китай стал доминирующей силой. Система под названием Sunway TaihuLight была признана самой быстрой в мире с 2016 по 2018 год. На Китай приходится 173 системы в последнем списке Top500, по сравнению со 126 машинами в США.

Япония была меньшим, но все еще сильным соперником. Система под названием Fugaku в Кобе заняла первое место в июне 2020 года, вытеснив систему IBM в Ок-Ридже.

Frontier возвращает это первое место лаборатории. Система, созданная компанией Hewlett Packard Enterprise с использованием двух видов чипов от Advanced Micro Devices, оказалась более чем в два раза быстрее Fugaku в тестах, используемых организацией Top500.

"Это гордый момент для нашей нации", - сказал Томас Захария, директор Ок-Ридж, на онлайн-брифинге с отраслевого мероприятия в Германии. "Это напоминает нам о том, что мы все еще можем добиваться чего-то, что больше нас".

Элементы конструкции

Создание системы, состоящей из 74 шкафов, каждый из которых весит 8000 фунтов, было осложнено пандемией и проблемами с получением компонентов в условиях кризиса цепочки поставок, сказал г-н Захария. Но он предсказал, что система Frontier быстро окажет большое влияние, например, в изучении воздействия Ковида и содействии переходу на более чистые источники энергии.

Китайские исследователи раньше участвовали в процессе составления рейтинга. Но страна стала меньше рекламировать свои достижения в области суперкомпьютеров, поскольку Соединенные Штаты предприняли ряд шагов, чтобы замедлить технологический прогресс Китая, в том числе усложнив для некоторых китайских компаний приобретение иностранных чипов, которые могут быть использованы для создания суперкомпьютеров.

Однако Китай добился значительного прогресса в разработке собственных микропроцессоров, что является ключом к развитию суперкомпьютеров. Дэвид Каханер, авторитетный специалист в этой области, возглавляющий Информационную программу по азиатским технологиям, в прошлом году сообщил подробности о двух суперкомпьютерах класса exascale, в которых, по его словам, используются китайские чипы.

Один из них является преемником более ранней машины Sunway и называется OceanLight, согласно презентации, которую г-н Каханер представил на технической конференции. Другая машина, Tianhe-3, является преемницей системы под названием Tianhe-1A, которая в 2010 году стала первой китайской машиной, занявшей первое место в списке Top500.

Китай и остальные

Еще одно доказательство того, что Китай преодолел экзафлопсный барьер, появилось в ноябре, когда группа из 14 китайских исследователей получила престижную награду Ассоциации вычислительной техники - премию Гордона Белла - за моделирование квантовой вычислительной схемы на новой системе Sunway, работающей на экзафлопсных скоростях. Вычислительная работа, которая, по оценкам, заняла бы 10 000 лет на самом быстром суперкомпьютере Оук-Риджа, заняла 304 секунды на китайской системе, сообщили исследователи в техническом документе.

"Они как бы дали понять, что у них есть машины, работающие на экзафлопсных уровнях", - сказал Стив Конвей, аналитик Hyperion Research. "Многие предположения сводятся к тому, что они не хотели навлечь на себя новые санкции США".

Г-н Конвей и другие эксперты заявили, что, по их мнению, чипы в новых китайских машинах были произведены на Тайване, что справедливо и для ключевых чипов в Frontier. По его словам, Китай по-прежнему сильно отстает в передовых возможностях производства чипов.

Машина в Ок-Ридже, помимо помощи ученым, может помочь поставщикам в популяризации некоторых новых продуктов. Компания Hewlett Packard Enterprise, которая в 2019 году приобрела пионера суперкомпьютеров Cray, предоставила сетевую технологию SlingShot, которая оказала значительное влияние на производительность Frontier, сказал г-н Захария.

Компания AMD предоставила не только микропроцессоры, но и чип для обработки графики, который в основном продавался для суперкомпьютеров конкурентом, компанией Nvidia. Те же два чипа AMD были выбраны для экзафлопсной системы под названием El Capitan, которую планируется установить в 2023 году в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в Калифорнии.

Третья экзафлопсная машина в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе, использующая три вида чипов от Intel, первоначально планировалась к поставке в 2021 году. Но производственные проблемы в Intel задержали эту систему, и теперь она ожидается в конце этого года.

Источник