Superpočítač, který zvládne 13677 bilionů operací za sekundu

V přestavěném kostele z 19. století na předměstí Barcelony se nachází počítač tak ohromně výkonný, že by nás jednou mohl zachránit.

Zachránit nás před čím? To si ještě nejsme jisti. Brzy však přijde vědecký nebo lékařský průlom a jeho původ nás zavede zpět do skleněné místnosti uvnitř kaple Torre Girona. Uvnitř najdeme obrovské množství počítačové síly: neuvěřitelných 3 400 serverů propojených 48 kilometry kabelů a drátů.

KAPLE TORRE GIRONA: TĚŽKO UVĚŘITELNÉ PROSTŘEDÍ PRO SUPERPOČÍTAČ

Torre Girona, zasazená do Barcelonského superpočítačového centra v kampusu Katalánské polytechnické univerzity, byla do roku 1960 používána katolickou církví. Kostel byl v 70. letech odsvěcen, ale čím delší dobu tu strávíte a vidíte, jaká může být rychlost superpočítače, tím více začnete cítit přítomnost vyšší moci.

To je technologie v tom nejlepším slova smyslu. A to všechno začíná specifikacemi monstra, které nazývají MareNostrum.

SPECIFIKACE. Chcete-li vzít v potaz úplný výkon a měřítko schopností MareNostrum High Performance Computing (HPC), je třeba vyzkoušet vlastní znalosti velkých měřicích jednotek. Víte, pro superpočítače je to všechno o FLOPSpočtu matematických výpočtů za sekundu (Flops) za sekundu. Původní MareNostrum 1, instalovaný v roce 2004, měl výpočetní kapacitu 42,35 teraflopsů za sekundu. To znamená 42,35 bilionů operací za sekundu. Není to špatné, dokud si neuvědomíte, že verze z roku 2017 (MareNostrum 4) to hravě překoná – má 322 násobek rychlosti originálu.

„Nový superpočítač má kapacitu výkonu 13,7 petaflopsů za sekundu a bude moci provádět 13677 bilionů operací za sekundu,“ říká Lenovo VP Wilfredo Sotolongo, když si prohlížíme kapli. Sotolongo nejenže úzce spolupracuje s BSC, ale skutečně žije v blízkosti Torre Girona v Barceloně.

Když se snažím pochopit všechny ty neznámé měrné jednotky, Sotolongo mi začne vysvětlovat: „V počítači jsou FLOPSy měřítkem výkonu počítače. Výkon uzlu…“ Trochu se zamýšlí, než se znovu soustředí. „Petaflop je míra rychlosti zpracování počítače a může být vyjádřena jako biliardy nebo bilionymatematických výpočtů za sekundu. Tisíc teraflopsů. 1015 matematických výpočtů za sekundu.” Atd. atd.

Vidí, jak mi vše běží hlavou, a proto to milosrdně zjednodušuje. „V zásadě je MareNostrum 4 desetkrát výkonnější než MareNostrum 3.“ Dobře, to chápu, ale stejně se musím zeptat: „Kolikrát je silnější než můj notebook ThinkPad X1 Carbon 2016?“ Směje se. „Asi 11000krát.“ Lapám po dechu.

SERGI GIRONA Z BSC UKAZUJE VNITŘEK STARÉHO MARENOSTRUMU

PRÁCE. Jaké zatížení vyžaduje typ výpočetní síly v clusteru MareNostrum? Je toho hodně, jak ukazuje se. Vzhledem k tomu, že systémy HPC přinášejí výsledky za zlomek času  v porovnáním s počítačem nebo pracovní stanicí, je o ně stále větší zájem ze strany výzkumníků z oblasti vědy, strojírenství a podnikání. Všichni jsou zaujati možností vyřešit rozsáhlé problémy v příslušných oborech.

V průběhu let byl MareNostrum použit, aby sloužil více než 3000 takovým projektům. V tento den, kdy katalánské slunce proniká skrz vitráže Torre Girona, MareNostrum řídí ohromné množství dat a vytváří cenné náhledy do zaměstnání více než 500 lidí, které by jednou mohly pomoci vyřešit některé z největších výzev lidstva.

Například týmy v BSC vyvíjejí HPC simulace komplexních řešení v oblasti energetiky a obnovitelných zdrojů. Jsou zpracovávány data pro různá odvětví od farmaceutického a lékařského až po strojírenství, rozvoj chytrých měst, námořnictví, automobilový a letecký průmysl. Vědci zde také hledají řešení problémů Země s kvalitou ovzduší, zemědělstvím, počasím a klimatem.

V den, kdy jsme navštívili kapli, jsme viděli simulaci lidského srdce tak realistickou, že doslova uchvátila celou naši skupinu. Bylo těžké nebýt ohromeni, když jsme se dozvídali, jak mohou lékaři používat tento skvělý způsob k zobrazení toho, co je uvnitř nás, aby lépe léčili ty, kteří trpí onemocněními srdce.

VNITŘNÍ SOUČÁSTI. V MareNostrum je složitá síť technologií pocházejících ze třech různých společností. Společnost BSC zakoupila úplné řešení od společnosti IBM, které zahrnuje jeden hlavní systém s obecným účelem (založený na technologii Lenovo) a tři menší experimentální systémy: od společností Lenovo, IBM a Fujitsu.

Obecný prvek MareNostrum 4 dodávaný společností Lenovo má:

• 48 racků se zhruba 3400 uzly s procesory Intel Xeon nové generace a centrální pamětí s kapacitou 390 terabajtů
• Kapacita ukládání na disku ~ 10 Petabajtů (při připojení k infrastruktuře Big Data v BSC je to spíše 24,6 Petabajtů)
• Špičkový výkon ~ 11 petaflopů za sekundu, což znamená, že bude schopen provést více než 11000 bilionů operací za sekundu.
• Vyšší energetická účinnost než MareNostrum 3

Marenostrum 4 – byl dodán a zapojen během doby, kdy vyšel tento článek. Čelí několika testům, protože je plně online, ale tým BSC říká, že bude zcela funkční. Technologie v této místnosti – právě teď nedotknutelná a nad chápání většiny z nás – bude důležitým faktorem při hledání velkých problémů, které je třeba vyřešit.