Необычные суперкомпьютеры начала лета 2022 года: от системы на самом большом процессоре в мире до космического HPE Space

Суперкомпьютеров становится все больше, о чем свидетельствует рейтинг Top500. Систем больше, а их производительность все растет. Первое место в рейтинге занимает Китай, второе — США, третье — Япония. Потом следуют Франция, Канада, Великобритания, Россия и другие страны. Но здесь речь об «обычных» суперкомпьютерах, если так можно выразиться.

Но есть и нестандартные системы, которые не входят в рейтинг Top500, но показывают весьма неплохие результаты. Чемпионами назвать их нельзя, но их разработчики и не стремятся к лидерству, поскольку задачи, выполняемые этими необычными суперкомпьютерами, весьма специфические.

Суперкомпьютерный центр Лейбница на днях рассказал о заключении соглашения с HPE и Cerebras в рамках новой инициативы Future Computing. Партнеры договорились провести оценку возможностей нестандартных вычислительных технологий в научной отрасли.

Германия будет вести работу на базе весьма необычного суперкомпьютера, который базируется на основе гигантского чипа Cerebras WSE-2 + HPE Superdome Flex. Cerebras WSE-2 — крупнейший процессор, площадь которого 46 225 мм², размеры — 220х220 мм, количество транзисторов — 2,6 трлн. Количество ядер — 850 тысяч. В первую очередь, процессор предназначен для дата-центров, задач по обработке вычислений в области машинного обучения и искусственного интеллекта (AI).

Создатели добиваются очень высокой производительности благодаря сшиванию штампов на кремниевой пластине посредством коммуникационной сети. Общая пропускная способность в итоге повышается до 220 Пб/с. Частота ядер — от 2,5-3 ГГц.

Процессор дает возможность поддерживать модели с размерностью вплоть до 120 трлн параметров. Достоинством системы является возможность хранить исходные данные вне основной системы, причем падения производительности не будет. Эксперты утверждают, что благодаря новой системе можно в 100 раз увеличить размер рабочей модели.

Этот супер-ПК базируется на основе Arm-чипов NVIDIA Grace и Grace Hopper. Разрабатывается он компанией NVIDIA вместе с HPE и Лос-Аламосской национальной лабораторией. Стоит отметить, что этот супер-ПК станет первой в США системой на базе Arm-чипов NVIDIA Grace и Grace Hopper.

Это гибридная машина, которая сочетает кластер из узлов. Последние включают только CPU и кластер с ускорителями. Разработчики планируют создать программный стек, который дает возможность бесшовно переносить нагрузки перед обоими видами узлов.

Основной платформой для системы станет HPE Cray EX. Ее достоинство в универсальности.

Интересно, что Venado — не единственный и не первый совместный проект для NVIDIA и LANL. Дело в том, что несколько месяцев назад объединенная команда партнеров вела работу над вычислительным хранилищем, которое получило название ABOF (Accelerated Box of Flash). Технологии NVMe SSD и DPU BlueField-2, задействованные в этом проекте, работают с файловой системой ZFS, плюс ведут мониторинг задач по компрессии данных и поддержке их целостности.

Система нового типа, которая способна выполнять достаточно обширный пул задач по работе в нестандартных условиях. Дело в том, что эта система работает на МКС, где тестируется жизнеспособность идеи создания космического ЦОДа.

«Старший брат» системы смог успешно проработать на орбите в течение 615 дней. Его создатели изучили слабое место системы и создали вторую, о которой и идет речь в этой статье.

Что касается производительности, то у суперкомпьютера этого типа всего два вычислительных узла, которые дают совместную производительность чуть больше 2 Тфлопс. Это самая мощная компьютерная система, которая когда-либо работала в космосе. Кроме того, HPE Spaceborne-2 — еще и единственная вычислительная система, которая оснащена ИИ-ускорителем NVIDIA T4.

На орбите с HPE Spaceborne-2 провели несколько тестов, включая мониторинг образцов крови астронавтов. Образцы секвенируются, в результате чего генерируется около 200 ГБ данных на человека. При этом на отправку полного набора данных на Землю уйдет около двух лет, поскольку SC2 выделяется лишь два часа связи в неделю для передачи данных на Землю с максимальной скоростью загрузки 250 Кбайт/с.

Для того, чтобы решить эту проблему, данные предварительно обрабатываются на орбите при помощи HPE Spaceborne-2, что позволило снизить объем передаваемой на Землю информации с 200 ГБ до 1,5 ГБ.

Выполняет система и другую работу. Так, при помощи суперкомпьютера производится мониторинг скафандров, предназначенных для выхода в космос, а также с его помощью наблюдают за динамикой погодных условий и крупными катаклизмами на Земле.

Есть и проблемы. Например, это относительно быстрый выход из строя SSD и некоторых других элементов под влиянием космического излучения. Сейчас ученые подбирают альтернативной вариант накопителя на базе энергонезависимой памяти. Если все получится, то суперкомпьютер станет одним из основных суперсистем в космосе, при помощи которых ученые и инженеры смогут решить широкий спектр важных проблем, которые желательно решать оперативно, прямо на месте, не ожидая отправки данных в центр обработки на Земле и получении уже проанализированной информации.

Если вы читаете наш блог, вас могут заинтересовать эти тексты:

→ Как оптимизировать траты на аренду инфраструктуры
→ Готовый реестр контейнеров — кому нужен и как использовать
→ Как мы запустили удаленный регион облака в Узбекистане

Совсм недавно группа компаний РСК заявила о том, что ей удалось создать суперкомпьютерную платформу «РСК Торнадо», которая дает возможность использовать в единой системе как процессоры «Эльбрус», так и процессоры «РСК Торнадо». По мнению разработчиков, эта особенность позволяет ускорить темпы импортозамещения в сфере высокопроизводительных вычислительны хсистем, решений для ЦОД и систем хранения данных.

Платформа «РСК Торнадо» предназначена для того, чтобы использовать различные типы микропроцессорных архитектур в одном монтажном шкафу (до 104 серверов в стойке), в том числе на базе российских процессоров «Эльбрус», что позволит ускорить темпы импортозамещения в области высокопроизводительных вычислительных систем, решений для центров обработки данных (ЦОД) и систем хранения данных. Унифицированная интероперабельная суперкомпьютерная платформа предназначена для решения самого широкого круга задач, включающих обработку больших данных, высокопроизводительные вычисления и применение технологий искусственного интеллекта.

Разработка такой системы реализуется на территории России в рамках соглашения с Министерством промышленности и торговли Российской Федерации с целью реализации подпрограммы «Развитие производства вычислительной техники» в составе государственной программы «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности».

«Последние несколько лет мы наблюдаем существенное развитие различных архитектур, которые разрабатываются специально для решения конкретных алгоритмов. Мы эту тенденцию заметили несколько лет назад и попытались разработать универсальную платформу, которая сможет достаточно эффективно интегрировать в себя новые подходы и решения. Эта разработка позволила нам быстро реагировать на турбулентный технологический ландшафт», — рассказал Егор Дружинин, технический директор группы компаний РСК Егор Дружинин.

Помню, читал как-то биографию египтолога Жана-Франсуа Шампольона, который смог расшифровать иероглифическую письменность египтян, живших в Древнем Египте. Просто поразила та безупечная логика и методы, с которыми работал этот ученый. И вот сейчас в честь его назвали новый суперкомпьютер, который будет заниматься разработкой методов распознавания и обработки естественных языков.

Что касается технических характеристик, то это кластер из 20 узлов HPE Apollo 6500 Gen 10 Plus, включающий в себя 160 ускорителей NVIDIA A100, объединённых «умной» InfiniBand-фабрикой NVIDIA Quantum-2. На каждый из узлов приходится около 4 ТБ памяти RAM и около 30 ТБ файлового хранилища.

Основная особенность системы — разработка как платформ, так и моделей машинного обучения. Она базируется на открытых технологиях, созданных командой компании Determined, приобретённой HPE в 2021 году. Кроме работы с языками, систему можно использовать в других отраслях науки и промышленности.

Стоит отметить, что ряд экспертов считают, что текущий формат суперкомпьютеров — последние в своем роде системы. Дело в том HPC-системы среднего класса вытесняются поставщиками облачных услуг. В текущих условиях строить отдельный дата-центр под каждый суперкомпьютер — это очень дорого, тем более, что облачные сервиса такие супер-ПК могут без труда заменить. Эксперты утверждают, что облака становятся все масштабнее, вся эта отрасль постепенно набирает обороты, а вот с физическими суперкомпьютерами дела обстоят не так хорошо, как раньше. Кроме того, облачные сервисы гораздо быстрее внедряют новинки, по сравнению с физическими супер-ПК.

Но последних все же много, и в ближайшее время будет построено еще больше высокопроизводительных систем, так что говорить о «смерти традиционных супер-ПК» явно преждевременно.