У сучасному світі суперкомп’ютери відіграють ключову роль у розвитку науки, техніки, медицини, кліматичних досліджень і безпеки. Вони дозволяють розв’язувати завдання, що ще кілька років тому здавалися непосильними для людства. Польща у цій сфері точно не пасе задніх — її високопродуктивні обчислювальні системи успішно конкурують на світовому рівні.
Суперкомп’ютер «Геліос», встановлений в Академічному обчислювальному центрі Cyfronet у Кракові, який функціонує у структурі Гірничо-металургійної академії імені Станіслава Сташиця, посів минулого року 69 місце у списку TOP-500 найпотужніших комп’ютерів світу. А 94-те місце займає машина Proxima з Познанського центру суперкомп’ютерно-мережевих технологій.
Тим часом 99-ту позицію посів комп’ютер «LEM», встановлений у Вроцлавському центрі суперкомп’ютерних та мережевих обчислень. Це також означає, що він входить до трійки найшвидших суперкомп’ютерів у Польщі. Загалом у цьому світовому рейтингу TOP-500 є 8 польських суперкомп’ютерів.
Водночас найпотужнішим суперкомп’ютером світу визнано El Capitan, встановлений у США. У Європі лідером став італійський суперкомп’ютер HPC6. Водночас інфраструктура LUMI, до якої мають доступ польські науковці через портал PLGrid, посіла високе 8-ме місце в загальносвітовому рейтингу.
Окрім списку TOP-500, є також рейтинг Green-500, до якого входять машини з найвищою енергоефективністю у світі. У цьому рейтингу суперкомп’ютер «LEM» посів 250-те місце.
Очевидно, що суперкомп’ютери за обчислювальною потужністю залишають далеко позаду будь-які пристрої, які ми маємо вдома. Термін «суперкомп’ютер» з’явився у 60-х роках минулого століття. Більшість таких машин — це унікальні екземпляри, створені на замовлення, хоча й на базі серійних компонентів.
Першим в історії суперкомп’ютером вважається CDC 6600. Він міг виконувати три мільйони операцій на секунду. Був створений у першій половині 60-х. Його вага — 3 тони, довжина — 6 метрів, а висота — близько трьох. CDC 6600 став першим комп’ютером, який використовували для моделювання фізичних явищ. Машину охолоджували фреоном, а транзистори в ньому були виготовлені з кремнію. Сьогодні він не справив би враження — один мегабайт пам’яті й магнітний диск обсягом 40 мегабайт.
Пропоную Вашій увазі опрацювання розмови наших колег з Першого каналу Польського радіо на тему розвитку суперкомп’ютерів з Мареком Магрисем, заступником директора Академічного обчислювального центру Cyfronet, який діє у Кракові при Гірничо-металургійній академії імені Станіслава Сташиця. Власне в цьому центрі і знаходиться «Геліос» — загадана обчислювальна машина з світового рейтингу TOP-500, яка є найбільш потужною серед всіх польських аналогів.
Першим, що прозвучало в розмові було питання, чи захопить суперкомп’ютер світ, чи ні?
Це важко передбачити. Всі фільми й книжки в жанрі наукової фантастики пророкують, що — так. І досі ці прогнози мали сенс, але наразі такої загрози не видно. Гадаю, що це не справа найближчого майбутнього, принаймні не за нашого життя.
Спеціаліст описав, як виглядає сучасний суперкомп’ютер:
Це величезна установка, яка може займати сотні квадратних метрів — площу, подібну до баскетбольного чи волейбольного майданчика, споживає колосальні обсяги електроенергії й виділяє шалену кількість тепла. Отже, це справді велика машина, яка не має нічого спільного з тими пристроями, що ми маємо вдома чи офісі. Охолодження — один із найважливіших викликів, особливо тепер, з огляду на масштаб таких систем.
Забезпечення безперервного живлення, ефективного охолодження й досягнення максимальної енергоефективності — це найскладніші технічні завдання.
Наприклад, «Аврора» — один із найбільших суперкомп’ютерів у світі. Він займає площу, приблизно рівну двом баскетбольним майданчикам, а у висоту — як людина, приблизно два з половиною метри. В середині таких машин є безліч процесорів, плат пам’яті, спеціальних прискорювачів, і найголовніше — це надшвидка мережа, яка з’єднує всі ці компоненти, щоб вони працювали разом над єдиним завданням.
Щоб трохи пояснити, яка це потужність: екзаскейлові системи — найшвидші сучасні суперкомп’ютери мають таку обчислювальну силу, що якби людина могла за секунду виконати одну операцію додавання чи множення великих чисел з 300 цифрами, то вона мала б виконувати ці дії безупинно протягом 32 мільярдів років, щоб наздогнати те, що, скажімо, «Аврора» обчислює за одну секунду.
Коли мова заходить про суперобчислювальні машини, часто пересічна людина намагається уявити собі порівняння між суперкомп’ютером із домашніми пристроями. Проте, як зазначає заступник директора Академічного обчислювального центру Cyfronet, такі порівняння є дуже відносними, якщо йдеться про їхню потужність:
Це як порівнювати величезну вантажівку або контейнеровоз із маленьким човном, бо він не перевезе навіть одного контейнера. Так само і тут — поєднання всіх компонентів в одному місці, забезпечення живлення, охолодження — оце й створює справжній суперкомп’ютер. Повертаючись до «Аврори»: ця машина споживає близько 40 мегаватів електроенергії. Це як ціле місто розміром із Кросно з населенням в 40 тисяч осіб. Тобто, мова про гігантський обсяг енергії в одному невеликому просторі, і стільки ж потрібно відвести у вигляді тепла.
Експерт пояснив, чому служать такі суперкомп’ютери, які коштують колосальні гроші:
На них витрачаються величезні кошти. Проте ці кошти повертаються у надзвичайно ефективний спосіб. Більшість звітів, які аналізують ринок суперкомп’ютерів, зазначає, що кожен вкладений у суперкомп’ютер долар повертається приблизно вдесятеро. Тож це справді вигідна інвестиція.
А чому це хороша інвестиція? Тому що вона дозволяє пришвидшити науково-дослідний процес. Вона дає змогу досліджувати явища, які ми не можемо перевірити експериментально, або для яких експериментальне моделювання є надзвичайно дорогим.
Уявімо собі, наприклад, компанію, яка займається проєктуванням автомобілів. Щоби перевірити, чи авто є безпечним, можна, як це робили раніше, розбивати його об стіну — створити кілька версій і провести краш-тести. Але тепер це можна робити в комп’ютері. Як у відеоіграх — тільки не для розваги, а з користю. Бити автомобілі у віртуальному середовищі значно дешевше і безпечніше, ніж у реальному житті.
Для такого виробника вигідніше створити симуляцію, змоделювати поведінку автомобіля, оптимізувати його конструкцію на основі численних симуляцій, і вже тоді розбивати в реальному світі лише кілька машин. І це може стосуватись не лише авто, а й, наприклад, космічних ракет.
Уявімо також процес пошуку нових ліків. Завдяки суперкомп’ютерам ми можемо зрозуміти, як працює певний вірус, і набагато швидше, ніж у лабораторії, знайти речовини, що з ним взаємодіють. І зробити це значно дешевше.
Марек Магрись зазначає, що такі суперкомп’ютери не є лише науковими винаходами, але дуже рентабельними фінансовими проєктами:
Один із найшвидших суперкомп’ютерів у світі, що наразі посідає третє місце, належить компанії, яка працює саме за такою моделлю — вона не використовує його для себе, а здає в оренду фірмам або науковим установам, яким на короткий час потрібна велика обчислювальна потужність. До речі, це можливо і з польськими суперкомп’ютерами.
Це відкриває абсолютно нові можливості для польської науки і економіки — не лише в галузі симуляцій, як ми вже говорили. Для польських науковців доступ до ресурсів суперкомп’ютерів безоплатний — просто приходять і користуються, але для бізнесу ці послуги платні.
Спеціаліст теж прокоментував поширені побоювання, щодо того, що надрозвинуті обчислювальні машини можуть в якийсь момент вийти з-під контролю людини:
Окрім симуляцій, сьогодні суперкомп’ютери використовують для навчання великих нейронних мереж, тобто для штучного інтелекту. Ті самі рішення, що стоять за Chat GPT, який дозволяє розмовляти з комп’ютером, можуть викликати побоювання, що скоро машини захоплять світ. Проте до чогось такого ще дуже далеко. Швидше за все, цього взагалі ніколи не станеться. Не можу, звісно, гарантувати, що буде через тисячу років. Але на сьогодні все повністю під контролем — комп’ютери роблять тільки те, що ми їм наказуємо. І якщо хтось спробує вступити з ними в дискусію, то побачить, скільки помилок вони допускають.
PR1/no