A szuperszámítógép az új atombomba

Fotó: olcf.ornl.gov / Jason K. Richards

-

Barack Obama elnöki rendelettel hozta létre a Nemzeti Stratégiai Számítási Kezdeményezést, amely akkor is világverő szuperszámítógépet épít az Egyesült Államokban, ha a fene fenét eszik. De miért olyan fontos ez?


Az új kezdeményezés célja az első exaflopsos számítási teljesítményű szupergép megépítése, a határidő pedig 2025 – írja a Verge. Az elnök által meghirdetett program, ha nem is egy holdra szállás, kellően nagy kihívás. Ráadásul van is másik nagyhatalom, amelyikkel lehet versenyezni: Kína szintén szeretne rekorddöntögető szupergépet.


A célként megjelent exaflops azt jelenti, hogy a gépnek tíz a tizennyolcadikon (ez amúgy a trilliónak felel meg) lebegőpontos számítást kell tudnia elvégezni másodpercenként. Összehasonlításként: az Xbox One videoprocesszora 1311 gigaflopsos teljesítményre képes, azaz másodpercenként 1,3 ezermilliárd számításra képes. A teljesítmény növelése pedig nem úgy megy, hogy addig pakolnak egymás mellé 1,3 ezermilliárdos chipeket, amíg ki nem jön a vágyott egytrillió számítás. Meg kell oldani a processzorok közti kommunikációt, a rendszer hűtését, és az sem árt, ha a fogyasztásnak gátat tudnak szabni.


A Titan 8 megawattos fogyasztása egészen visszafogott a kínai vetélytársához képest


A világ legnagyobb teljesítményű szuperszámítógépeit tartalmazó Top500 legfrissebb, 2015. júniusi listáját egyelőre nem amerikai szupergép vezeti. Évek óta a 3,1 millió Intel processzormagot tartalmazó Tianhe-2 nevű kínai számítógép a világ leggyorsabbja. A Tianhe-2 másodpercenként 33 petaflopsos számítási teljesítményre képes. És hogy erre képes legyen, 17 megawattos fogyasztása van. A jelenlegi legnagyobb teljesítményű amerikai gép, az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium Titan nevű szuperszámítógépe, amely 17 billiárd (tíz a tizenötödiken) számítást tud elvégezni másodpercenként.

A verseny állását lehet máshonnan is nézni: még mindig az Egyesült Államokban van a legtöbb, az ötszázas listán szereplő szuperszámítógép. Az ország tudósai jelenleg 233 gépen igényelhetnek időt a programjuk futtatására. Ez ráadásul történelmi mélypont, pár éve még 265 géppel volt jelen a listán az Egyesült Államok. Ehhez képest Kínának csak 37 szupergépe került fel a júniusi listára.

Az amerikaiak optimistán állnak a problémához. Az IEEE mérnöki szervezet lapjában 2014 őszén megjelent cikk már azt tippelgette, hogy 2023-ra elkészülhet az első exaflops sebességű amerikai szupergép. Igaz, ugyanott az is szerepel, hogy Kína és Japán 2020-ra szeretne hasonló gépet építeni. A gép elkészítése csak az első lépés, utána olyan programokat kell írni, amelyek képesek hatékonyan futni a rendelkezésükre álló több ezer processzormagon. Mai felépítéssel és eszközökkel is meg lehet csinálni egy ilyen gépet, de akkor atomerőművet is kell mellé építeni, hogy táplálja – írta 2011-ben Peter Kogge amerikai tudós. Ezzel szemben az USA olyan gépet szeretne, amelyet 200 millió dollárból fel lehet építeni, és 20-30 megawattnál nem nagyobb a fogyasztása.


A Tianhe-2 jelenleg a világ leggyorsabb számítógépe


Ahogy a csillag megy az égen

A Tianhe Tejutat jelent, és bár a 3,1 millió processzormag tényleg nagyon sok, a név egy kicsit nagyzoló. A valódi Tejút ugyanis sokkal több elemből áll, mint a mostani leggyorsabb szuperszámítógép. Több becslési módszer is van a csillagok számának megállapítására, az eredmények pedig száz- és ezermilliárd között szórnak. Még ha a legkisebb eredményt is tekintjük valósnak, akkor is lelkesen kell még forrasztgatniuk a kínai tudósoknak, hogy annyi processzoruk legyen, ahány csillag van.

Oké, hogy drága, de mire jó?

Nagyon sok számítást nagyon gyorsan elvégezni általában véve remek dolog. Például a játékaink azért néznek ki jobban, mert a grafikus kártyák egyre többet tudnak számolni ugyanannyi idő alatt. Hasonló – bár nem ennyire látványos – növekedést lehet elérni a tudomány területein is. Ugyanannyi idő alatt részletesebb, több tényezőt figyelembe vevő modellt lehet futtatni, ha nagyobb teljesítmény áll a rendelkezésünkre. Az Obama-féle elnöki rendelet a repülőtervezésben használt folyadékdinamikai elemzést hozza példaként, amellyel csökkenteni lehet az új repülőgépek megépítéséhez szükséges szélcsatornás tesztek számát. Profitálhat egy gyorsabb szuperszámítógépből a genetika és a gyógyszerkutatás is. És bár az elnöki rendelet csak egy felsorolás részeként említi a klímakutatást, a részletesebb klímamodellek futtatása is egy fontos cél lehet.