Prieš dešimtmetį pastatyta „Terascale Simulation“ laboratorija primena šventyklą, kuri yra skirta greičiausiems pasaulio superkompiuteriams. Nepaisant to, kyla grėsmė, jog greitu metu ši mokslo šventovė bus pasenusi ir nebesugebės žengti koja kojon su tobulėjančiomis technologijomis, rašo „The Financial Times“.
Pažangių simuliacijų ir kompiuterijos programos vadovo Mike'o McCoy teigimu, iš pradžių buvo manoma, kad ši laboratorija tarnaus 50 metų, tačiau technologinė pažanga griauna šiuos lūkesčius ir laboratorijos pastatai gali tapti netinkami netolimos ateities superkompiuteriams.
Net ir laboratorijos pavadinimas nebeatitinka laiko dvasios. Trilijoninius skaičiavimus per sekundę (terascale) pakeitė kvadrilijoniniai skaičiavimai per sekundę (petascale), o iki 2020 metų superkompiuterių skaičiavimo galimybės išaugs dar tūkstantį kartų – iki kvintilijoninių operacijų per sekundę (exascale).
Netoli San Francisko įsikūrusi laboratorija užima apytikriai vieną kvadratinę mylią. Aukščiausio saugumo zonoje darbuojasi maždaug 6 tūkst. specialistų. Pagrindinis laboratorijos tikslas – simuliuoti branduolinius JAV bandymus.
Pirmas laboratorijoje patalpinas superkompiuteris sparčiausio pasaulyje superkompiuterio vardą išsaugojo ketverius metus. Paskutinis kompiuteris „Sequoia“ tokį titulą nešiojo tik šešis mėnesius, kuomet praėjusių metų spalį greičiausiu pasaulyje superkompiuteriu tapo Energetikos departamento kūrinys „Titan“, stovintis „Oak Ridge“ laboratorijoje.
Praėjusį mėnesį sparčiausiu pasaulyje superkompiuteriu tapo Kinijos pasididžiavimas „Milky Way 2“, galintis per sekundę atlikti 55 kvadrilijonus operacijų (pabandykite įsivaizduoti skaičių 55 su penkiolika nulių). „Milky Way 2“ sparta daugiau nei du kartus viršija „Titan“ galimybes.
Manoma, kad Kinija pirmoji pasaulyje pasieks kvintilijoninę operacijų per sekundę ribą, tačiau šiose varžybose ją bandys pavyti ne tik JAV, bet ir ES, Indija, Japonija bei Rusija.
Šių varžybų laimėtoja įgis mokslinį ir ekonominį pranašumą, nes superkompiuterių panaudojimo spektras yra itin platus: nuo orų prognozės iki efektyvesnio vidaus degimo variklio kūrimo.
JAV mokslininkai, bendrovės ir inžinieriai buvo įpratę pirmauti superkompiuterių varžybose, tad JAV taupymo planai ir Kinijos proveržis sukėlė nerimo bangą Amerikoje.
Jau minėtas superkompiuteris „Sequoia“ yra sudarytas iš daugybės eilių IBM serverių „Blue Gene Q“, kurie yra patalpinti 4,5 tūkst. kvadratinių metrų plote.
Ankstesnės kartos superkompiuteriuose dominavo „Sun Microsystem“ serveriai su „Intel“ procesoriais, tačiau šiuos Vakarų technologijų milžinus ketina nurungti Kinijos prekių ženklai, nes šalis sukaupė didelį žinių bagažą ir nuosekliai didina investicijas į superkompiuterių vystymą.
Viena mažiausių „Terascale Simulation“ laboratorijos problemų – serverių svoris, dešimtmečio senumo statinio grindys dar gali atlaikyti sunkesnius superkompiuterius, tačiau netrukus vis tiek teks ieškoti naujų patalpų.
Kur kas didesni iššūkiai laukia mažinant serverių energetinius poreikius, kuriant patikimą programinę įrangą ir šalinant operatyvios atminties sutrikimus. Taip pat svarbu užtikrinti, kad skaičiavimo mašinos galėtų be pertrūkio veikti ilgiau nei vieną parą, nes nepaisant itin didelės spartos, superkompiuteriams pateiktų užduočių sprendimai gali užtrukti pakankamai ilgai.
Be to, superkompiuteriai turi sugebėti patys išspręsti nedidelius gedimus, nes visą superkompiuterį sudaro daugiau nei 100 mln. detalių.
Teoriškai kvintilijoniniai superkompiuteriai galėtų būti kuriami ir šiandien, tačiau tokio superkompiuterio energijos poreikis - 100 MW. Maždaug tiek pat energijos suvartoja 80 tūkst. JAV namų ūkių. Norėdama pasiekti kvintilijoninę spartą, JAV turės susidoroti su technologiniais iššūkiais.
Anot mokslininkų, simuliacijos tapo trečiu mokslo ramsčiu. Pirmi du – teorija ir eksperimentas.
„Nvidia“ technologijų vadovo Steve Scotto teigimu, kai kurių šiandienos mokslo klausimų neįmanoma išspręsti be kvintilijoninio procesoriaus.
Dar 2011 metais JAV prezidentas Barackas Obama, sužinojęs apie Kinijos persilaužimą superkompiuterių srityje kalbėjo, esą superkompiuteriai yra šių laikų sputnikai ir prilygino kompiuterines varžybas su Šaltojo karo kosminėmis lenktynėmis.
Prabėgus dvejiems metams, kvintilijoninio superkompiuterio kūrimo planas tik dabar yra pateiktas JAV Kongresui, tačiau ši programa dar nesulaukė finansavimo. Susirūpinę kongresmenai paruošė teisės akto projektą, kurio dėka JAV turėtų atgauti prarastas pozicijas ir gauti finansavimą kvintilijoninio superkompiuterio kūrimui.
Vienas iš kvintilijoninio kompiuterio kūrimo vadovų Rickas Stevensas tvirtina, esą norint iki 2020 metų sukurti tokį kompiuterį, kasmet reikia skirti papildomus 400 mln. JAV dolerių, nes su esamu biudžetu toks įrenginys JAV pasirodys tik 2025, tuo tarpu Kinija analogišką superkompiuterį turės jau 2018 arba 2019 metais.
Vis dėlto JAV vyriausybė nėra vienintelė, kurią domina naujos kartos superkompiuteriai. Bendrovė „Intel“ jau prieš dvejus metus ėmėsi burti kvintilijoninio superkompiuterio projektavimo komandą. Tiesą sakant, Kinijos „Milky Way 2“ yra aprūpintas „Intel“ procesoriais „Xeon Phi“. Bendrovė tikisi, kad vyriausybei padidinus finansavimą, „Intel“ galės bendromis jėgomis su valstybinėmis institucijomis kurti naują superkompiuterį.
Tuo tarpu Kinijos politbiuras patvirtino penkmečio planą, kuriame numatyta vienu metu vystyti tris skirtingus naujo superkompiuterio projektus.
Nors Kinijos superkompiuteryje „Milky Way 2“ veikia „Xeon“ procesoriai, visos kitos pagrindinės dalys buvo sukurtos šalies viduje.
Antrasis Kinijos projektas bus paremtas vien tik Vakarų technologijomis. Tuo tarpu trečiasis superkompiuteris bus kuriamas naudojant tik Kinijoje pagamintas sudedamasias dalis. Negana to, Kinija jau sukūrė ir savo aštuonių branduolių procesorių „Godson“, tačiau savo galimybėmis jis ženkliai nusileidžia „Intel“ produktams.
Kinijos noras kurti savo aukštasias technologijas yra visšikai suprantamas, nes ateityje JAV ketina dėl nacionalinio saugumo ir ekonominių interesų riboti kai kurių technologijų eksportą. Be to, Kinija siekia daryti poveikį priimant sprendimus dėl pasaulinių kompiuterinių standartų.
Tuo metu ES taip pat vykdo tris kvintilijoninio kompiuterio kūrimo projektus, kurių trijų metų biudžetas siekia 2 mlrd. JAV dolerių. Indijos vyriausybė analogiškam projektui nutarė skirti 2 mlrd. JAV dolerių, o Japonija 1,1 mlrd. JAV dolerių.
Kol kas JAV stokoja finansavimo, kad galėtų įsilieti į šias varžybas.
Amerikičiai nerimauja, kad toks taupymas aukštųjų technologijų atžvilgiu ateityje gali lemti elementarų technologinį atsilikimą, mat šiandienos nešiojami kompiuteriai prieš dešimt metų būtų buvę superkompiuteriai. Anot jų, investicijos į superkompiuterius ilgainiui duoda platesnių ekonominių dividendų.
Superkompiuterių istorija
Seymouras Cray'us yra laikomas superkompiuterio tėvu. 1964 metais inžinierius sukūrė pirmą superkompiuterį CDS 6600. Po keturių metų pasaulį išvysta naujas sparčiausias superkompiuteris pasaulyje CDS 7600, kurio sparta siekia 36 Mhz.
1976 metais S. Cray'aus kūrinys „Cray 1“ jau sugeba atlikti 160 mln. operacijų per sekundę.
1988 metais pasirodęs „Cray Y-MP“ superkompiuteris per sekundę atlieka daugiau nei milijardą operacijų.
1990 metais sparčiausiu pasaulyje superkompiuteriu tampa NEC gaminys „SX-3/44R“.
1993 metais Japonijos „Fujitsu“ superkompiuteris išvysto 124,5 mlrd. operacijų per sekundę spartą, o amžiaus pabaigoje lyderės titulą perima „Intel“ procesoriai.
2005 metais pradedamas surinkinėti IBM superkompiuteris „Blue Genie“, kurio sparta 2007 metais pasiekia 478,2 trilijonus operacijų per sekundę.
2013 metais Kinijos superkompiuteris „Milky Way2“ išvysto 55 kvadrilijonų operacijų per sekundę greitį.
