Posúvanie hornej hranice výpočtovej sily

Superpočítače – hon na výkon

Strana 5/5

Čo vlas­tne su­per­po­čí­ta­če po­čí­ta­jú?

Su­per­po­čí­ta­če sa pou­ží­va­jú na veľ­mi kom­plexné si­mu­lá­cie a vý­poč­ty z naj­rôz­nej­ších ve­dec­kých od­bo­rov. Zvy­čaj­ne sú to nap­rík­lad si­mu­lá­cie bio­lo­gic­kých sys­té­mov, na­no­tech­no­ló­gií, me­teo­ro­ló­gie, dy­na­mi­ky prú­de­nia ply­nov, kvan­to­vo­me­cha­nic­ké de­je a po­dob­ne. Vo vý­sled­ku tak ide nap­rík­lad pri bio­ló­gii o vý­skum prie­be­hu cho­rôb a vý­voj lie­kov, pri me­teo­ro­ló­gii zas o pok­ro­či­lé si­mu­lá­cie bu­dú­cej zem­skej klí­my a pri od­bo­re dy­na­mi­ky prú­de­nia nap­rík­lad o vý­skum pot­reb­ný na stav­bu efek­tív­nej­ších le­tec­kých mo­to­rov. Su­per­po­čí­ta­če sa pri­tom mô­žu bu­do­vať buď špe­ciál­ne na vý­skum v ne­ja­kom kon­krét­nom od­vet­ví, ale­bo ako zdroj vý­poč­to­vej si­ly na vý­sku­my naj­rôz­nej­šie­ho ty­pu. Su­per­po­čí­tač IBM Sequoia sa nap­rík­lad prio­rit­ne pou­ží­va na si­mu­lá­ciu nuk­leár­nych reak­cií, pri­čom vý­sled­ky je­ho si­mu­lá­cií po­má­ha­jú vy­ví­jať ame­ric­ký jad­ro­vý ar­ze­nál bez pot­re­by jad­ro­vých tes­tov a zá­ro­veň po­má­ha­jú udr­žia­vať exis­tu­jú­ci ar­ze­nál bez nut­nos­ti je­ho lik­vi­dá­cie a vý­me­ny za nov­ší (mož­no spúš­ťať kom­plexné si­mu­lá­cie zis­ťu­jú­ce to, do­ke­dy je eš­te funkč­ný). Ok­rem to­ho sú na ňom v men­šej mie­re spúš­ťa­né aj si­mu­lá­cie z iných od­bo­rov, ako nap­rík­lad z as­tro­nó­mie, vý­sku­mu ľud­ské­ho ge­nó­mu či glo­bál­ne­ho otep­ľo­va­nia.

Su­per­po­čí­tač Cray Ti­tan ne­má žiad­ne špe­ci­fic­ké za­me­ra­nie a je k dis­po­zí­cii prak­tic­ky pre aký­koľ­vek dô­le­ži­tý ve­dec­ký pro­jekt. Pri je­ho uve­de­ní do pre­vádz­ky za­čiat­kom toh­to ro­ka bo­lo zvo­le­ných šesť úvod­ných pro­jek­tov: WL-LSMS, De­no­vo, S3D, LAMMPS, CAM-SE a NRDF. Pro­jekt WL-LSMS je si­mu­lá­ciou inter­ak­cie elek­tró­nov v mag­ne­tic­kých ma­te­riá­loch pri tep­lo­te nad ab­so­lút­nou nu­lou s cie­ľom náj­sť naj­lep­šie pos­tu­py na zvy­šo­va­nie efek­tív­nos­ti elek­tro­mag­ne­tic­kých za­ria­de­ní. Pro­jekt De­no­vo si­mu­lu­je nuk­leár­ne reak­cie pre­bie­ha­jú­ce v jad­ro­vých reak­to­roch, kto­ré sa za­me­ria­va­jú na op­ti­mál­ne spa­ľo­va­nie jad­ro­vé­ho ma­te­riá­lu. Na zá­kla­de vý­sled­kov mož­no nap­rík­lad ur­čiť, pri akom pou­ži­tí sa ma­te­riál spa­ľu­je naj­efek­tív­nej­šie a ke­dy je pa­li­vo­vý člá­nok kom­plet­ne spá­le­ný. Vo vý­sled­ku sa te­da dá za­brá­niť to­mu, aby sa pa­li­vo­vý člá­nok vy­ha­dzo­val v sta­ve, keď je eš­te spá­le­ný nap­rík­lad na 70 % (od­sta­ve­nie reak­to­ra a vý­me­na člán­ku je zdĺha­vá pro­ce­dú­ra, neh­ľa­diac na to, že sa z dô­vo­du nee­fek­tív­nos­ti pro­du­ku­je viac jad­ro­vé­ho od­pa­du, ako tre­ba). Pro­jekt S3D sa za­me­ria­va na si­mu­lá­ciu spa­ľo­va­nia ply­nov v di­ese­lo­vých a bio­pa­li­vo­vých mo­to­roch na zní­že­nie ich spot­re­by, za­tiaľ čo pro­jekt LAMMPS (Lar­ge-sca­le Ato­mic/Mo­le­cu­lar Mas­si­ve­ly Pa­rallel Si­mu­la­tor) si­mu­lu­je mo­le­ku­lár­nu a kvan­to­vú dy­na­mi­ku rôz­nych no­vých ma­te­riá­lov. Po­má­ha tak hľa­dať bu­dú­ce zlep­še­nia z hľa­dis­ka tech­no­ló­gií pou­ží­va­ných v po­lo­vo­di­čo­vom a inom prie­mys­le. Pro­jekt CAM-SE sa za­me­ria­va na si­mu­lá­cie at­mos­fé­ric­ké­ho mo­de­lu Ze­me a jej ži­vot­né­ho pros­tre­dia. Ide naj­mä o rie­še­nie veľ­mi zlo­ži­tých ter­mo­dy­na­mic­kých rov­níc, pot­reb­ných na pres­né si­mu­lá­cie glo­bál­nej klí­my. Šies­ty pro­jekt je NRDF (Non-Equili­brium Ra­dia­tion Di­ffu­sion), kto­rý mo­de­lu­je sprá­va­nie su­ba­to­már­nych čas­tíc bez elek­tric­ké­ho ná­bo­ja, čo má vý­znam pre as­tro­fy­zi­ku a po­cho­pe­nie dô­le­ži­tých ves­mír­nych ja­vov a zá­ro­veň pre ener­ge­ti­ku z hľa­dis­ka vý­vo­ja fúz­nych reak­to­rov.

Kcomputer.jpg

Ja­pon­ský su­per­po­čí­tač K Com­pu­ter s vý­ko­nom 10,5 pe­taF­LOPS

Aj keď je Cray Ti­tan vy­bu­do­va­ný na pos­kyt­nu­tie vý­poč­to­vej si­ly na ná­roč­né vý­poč­ty a si­mu­lá­cie z rôz­nych ve­dec­kých od­bo­rov, je­ho si­lu mož­no pre­na­jať aj z ko­mer­čné­ho hľa­dis­ka. Kon­krét­na fir­ma si te­da mô­že pre­na­jať časť je­ho pros­tried­kov aj na súk­rom­ný vý­po­čet. Ce­na ta­ké­ho­to pou­ži­tia zá­vi­sí od mie­ry vy­ťa­že­nia su­per­po­čí­ta­ča a zvy­čaj­ne sa od­ví­ja od poč­tu pou­ži­tých ja­dier pot­reb­ných na vý­po­čet (nap­rík­lad 5 cen­tov za ho­di­nu pou­ži­tia jed­né­ho jad­ra). Pri ná­roč­nom vý­poč­te tak mô­že účet na­ras­tať aj o nie­koľ­ko de­sia­tok ti­síc do­lá­rov za ho­di­nu. Na dru­hej stra­ne ve­dec­ké a vý­skum­né in­šti­tú­cie, kto­ré vý­sled­ky svo­jej ve­dec­kej prá­ce pub­li­ku­jú, mô­žu su­per­po­čí­tač Cray Ti­tan pou­ží­vať za­dar­mo. Sa­moz­rej­me, po­žia­da­viek je ove­ľa viac, ako mož­no vy­ko­nať, a pro­jek­ty sú nap­lá­no­va­né oby­čaj­ne na mno­ho me­sia­cov dop­re­du pri prak­tic­ky sto­per­cen­tnom pok­ry­tí pra­cov­né­ho ča­su a vý­ko­nu su­per­po­čí­ta­ča. Nie je te­da prek­va­pu­jú­ce, že pro­jek­ty mu­sia prejsť prís­nym schva­ľo­va­cím pro­ce­som, kde sa mu­sia pre­sa­diť v ná­roč­nej kon­ku­ren­cii. Žia­dosť o pou­ži­tie po­zos­tá­va z po­da­nia prih­láš­ky, v kto­rej mu­sí­te uká­zať, aký prob­lém plá­nu­je­te rie­šiť, a vy­svet­liť, pre­čo je dô­le­ži­tý. Zá­ro­veň mu­sí­te pred­lo­žiť al­go­rit­my, kto­ré si vy­ža­du­jú pou­ži­tie naj­vý­kon­nej­šie­ho su­per­po­čí­ta­ča. Žia­dosť sa nás­led­ne po­su­dzu­je v dvoch sme­roch. Pr­vým je po­sú­de­nie z hľa­dis­ka vý­poč­to­vých po­žia­da­viek, keď sa zhod­no­tí, či vý­po­čet na su­per­po­čí­ta­či vô­bec mož­no vy­ko­nať a aký ob­jem z vý­poč­to­vej ka­pa­ci­ty by za­bral. Ak sa uká­že, že pro­jekt vy­ža­du­je me­nej ako 1/5 vý­ko­nu stro­ja, je zvy­čaj­ne za­miet­nu­tý, pre­to­že exis­tu­jú aj me­nej vý­kon­né su­per­po­čí­ta­če, a tak net­re­ba plyt­vať ča­som naj­vý­kon­nej­šie­ho stro­ja na sve­te. Dru­hé po­sú­de­nie sa us­ku­toč­ňu­je z ve­dec­ké­ho hľa­dis­ka, keď návrh pre­chá­dza pro­ce­som peer-re­view, pri kto­rom ho po­su­dzu­jú špič­ko­ví aka­de­mi­ci z prís­luš­né­ho od­bo­ru a hod­no­tia, či je vý­skum­ný pro­jekt le­gi­tím­ny a má za cieľ sku­toč­né po­su­nu­tie ľud­ských zna­los­tí. Ak sa žia­dosť schvá­li (po­sú­de­nie zvy­čaj­ne tr­vá tri me­sia­ce), je pro­jekt za­ra­de­ný do plá­no­va­ča a ča­ká, kým prí­de na rad. Po je­ho spra­co­va­ní sú je­ho vý­sled­ky prís­tup­né okam­ži­te a vý­skum­ní­ci si ich mô­žu zo su­per­po­čí­ta­ča na di­aľ­ku prev­ziať.

Superpocitace - nahlad 02.jpg

Blíz­ka bu­dúc­nosť

Vý­voj su­per­po­čí­ta­čov a po­lo­vo­di­čo­vé­ho prie­mys­lu pok­ra­ču­je neúp­ros­ným tem­pom. V naj­bliž­ších dvoch ro­koch sa dá oča­ká­vať prí­chod stro­jov po­ko­ru­jú­cich hra­ni­cu 100 pe­taF­LOPS, pri­čom s naj­väč­šou prav­de­po­dob­nos­ťou pôj­de o ame­ric­ký Cray za­lo­že­ný na ar­chi­tek­tú­re XC30 ale­bo o čín­sky Tiah­ne-2. V oboch prí­pa­doch sa dá pred­po­ve­dať pou­ži­tie mi­ni­mál­ne de­sať­ti­síc pro­ce­so­rov In­tel Xeon a ob­dob­ný po­čet gra­fic­kých ka­riet NVI­DIA TES­LA ale­bo AMD Fi­reP­ro. S na­ras­ta­jú­cim vý­ko­nom stú­pa aj ná­roč­nosť si­mu­lá­cií, kto­ré mô­že­me vy­ko­ná­vať, a pre­to je hod­no­ta, kto­rú pri­ná­ša­jú su­per­po­čí­ta­če z hľa­dis­ka tech­no­lo­gic­ké­ho a ve­dec­ké­ho pok­ro­ku, prak­tic­ky ne­vy­čís­li­teľ­ná. Keď­že vý­kon su­per­po­čí­ta­čov sa sti­síc­ná­so­bu­je prib­liž­ne kaž­dých de­sať ro­kov, prí­chod stro­ja s vý­ko­nom na úrov­ni exaF­LOPS sa dá od­had­núť na rok 2018. Nám ne­zos­tá­va nič iné, len s na­pä­tím na­ďa­lej sle­do­vať ten­to vý­voj vy­rá­ža­jú­ci dych.

Zdroj: PCR 5/2013


« prvá strana « predchádzajúca strana ďalšia strana » posledná strana »  


Ohodnoťte článok:
   
 

24 hodín

týždeň

mesiac

Najnovšie články

Prís­lu­šen­stvo k ultra­boo­kom a no­te­boo­kom
Ultrabooky predstavujú zaujímavý segment prenosných počítačov. Disponujú ultratenkým telom, sú ľahké, a teda ide o vhodného spoločníka na cesty. čítať »
 
Mi­ni PC s An­droi­dom
Android sa majoritne udomácnil v smartfónoch a tabletoch, má však aj ďalšie využitie. Objavil sa napr. v minipočítačoch určených do funkcie multimediálneho centra. čítať »
 
Autor PMD-85: Vy­me­nil som pieš­ťan­skú ga­ráž za Si­li­con Valley
Viete o tom, že tento rok to je už viac ako 30 rokov, čo svetlo svetla uzreli počítače PMD-85? Starší členovia našej redakcie na nich vyrastali a dali im solídny hardvérový i softvérový základ. čítať »
 
Aty­pic­ký po­rov­ná­vač cien
Vo februárovom vydaní PC REVUE sme vám predstavili, ako fungujú porovnávače cien. Pricemania alebo Heureka sú obľúbené zdroje informácii, pokiaľ chcete niečo kúpiť. čítať »
 
Všet­ko v jed­nom
So seriálom Banka v mobile sme už navštívili niekoľko virtuálnych pobočiek našich bánk. Začali sme Tatra bankou, pokračovali sme Slovenskou sporiteľňou a v tejto časti sa z klasických značiek kamenných bánk presunieme do inovatívnej direct banky. čítať »
 
Naj­lep­šie tab­le­ty pre An­droid i Win­dows
Po pokojnejšom minulom mesiaci sa nám na testovacom stole objavilo opäť väčšie množstvo tabletov. Testované kúsky potešili rôznorodosťou a niektorými zaujímavými funkciami, pričom medzi recenzovanými zariadeniami nechýbali ani horúce novinky, ako je Samsung Galaxy Note 8.0 alebo ASUS Fonepad.  čítať »
 
Vie­te, ako spoz­ná­te bez­peč­ný web? Ze­le­ná sa...
Bežné certifikáty SSL sú drahé a môžu si ich dovoliť iba veľké firmy. A pritom je zabezpečenie dát a dôveryhodnosť prevádzkovateľa dnes na internete prioritou, ktorej sa dostáva čoraz viac pozornosti. čítať »
 
Goog­le: Vy­skú­šaj­te na­vi­gá­ciu za­dar­mo
Spoločnosť Google predstavila konečne aj na slovenskom trhu navigáciu určenú pre zariadenia s operačným systémom Google Android (2.2+) a Apple iOS (5.1+). Dá sa tak použiť na väčšine tabletov a smartfónov, a to zadarmo, pokiaľ neberieme do úvahy poplatky za internet. čítať »
 
 
 
  Zdieľaj cez Facebook Zdieľaj cez Google+ Zdieľaj cez Twitter Zdieľaj cez LinkedIn Správy z RSS Správy na smartfóne Správy cez newsletter