Što se razvoja tehnologije tiče, u posljednjih četrdesetak godina, stvari su se tako brzo promijenile, da sada imamo super-računala, koja nam pomažu razumjeti svijet, organizirati podatke i raditi brže nego ikad prije. No što zapravo jesu super-računala, kako ona funkcioniraju i za što se koriste? Više o tome saznat ćete u nastavku ovog članka.
Što jest super-računalo?
Superračunalo obavlja istu funkciju pohranjivanja i obrade podataka kao i obično osobno računalo, ali u tolikoj mjeri da je to čak i teško zamisliti. Unutar superračunala nalazi se nekoliko klastera procesorskih jedinica koje pomažu u izvođenju operacija, milijun puta brže od vašeg prosječnog prijenosnog ili stolnog računala. Dok su se starija računala mjerila po IPS-ima (instrukcije u sekundi), superračunala se mjere u FLOPS-im (operacije s pomičnim zarezom u sekundi). Što je taj broj veći, to je superračunalo moćnije.
Trenutno, najbrže superračunalo na svijetu je Frontier, razvijeno od strane Hewlett Packard Enterprisea, smještenog u Tennesseeju, u SAD-u. Superračunalo je koštalo nevjerojatnih 600 milijuna dolara, a svaki od njegova 74 ormarića mase je oko 3630 kilograma. To je računalo baš ove godine skinulo s prijestolja najbržeg japansko superračunalo Fugaku, koje je prethodno držalo tu titulu. Frontier je prvo superračunalo u exascale veličini na svijetu, što znači da može izračunati jedan kvintilijun proračuna s pomičnim zarezom (koji se nazivaju i exaflops ili EFLOPS) u sekundi. Za referencu, Appleov najjači M1 Ultra čip ima brzinu od oko 21 teraflopova ili TFLOPS (jedan trilijun FLOPS). I dok je to impresivno, iznenadit ćete se kada znate da je superračunalo Earth Simulator japanskog tehnološkog diva NEC Corporation već postiglo brzine od oko 36 teraflopova davne 2002. godine!
Za što se koriste super-računala?
Utvrdili smo da su superračunala stvarno brza, ali što ona zapravo rade? Kakva je korist od njih? Superračunala se mogu koristiti u bilo kojem području koje zahtijeva obradu velikih količina podataka. Evo nekoliko primjera:
- Vremenska prognoza
Možda je najjednostavnija primjena superračunala poboljšanje točnosti vremenske prognoze. Prikupljanjem i obradom više vremenskih podataka i razmatranjem točnosti prošlih predviđanja, superračunala nam pomažu da točnije i brže predvidimo vrijeme.
- Za pokretanje simulacija
Pokretanje simulacija izvrstan je način za predviđanje ishoda aktivnosti, a da se zapravo ne radi. Na primjer, simulacije vožnje zrakoplova pomažu u razumijevanju atmosferskog otpora i stvaranju aerodinamičnijih dizajna. To pomaže učiniti zrakoplove sigurnijima i učinkovitijima u potrošnji goriva. Drugi primjer je izvođenje simulacija nuklearnih pokusa i provođenje eksperimenata i demonstracija za vojnu upotrebu. Testovi koji se mogu provesti u simulaciji inače bi se morali provoditi sa stvarnom opremom koja košta višestruko više.
- Znanstvena istraživanja
Znanstvenici obično rade s velikim količinama podataka, a superračunala olakšavaju posao bržim davanjem rezultata. Tijekom posljednjih godina, IBM-ov Summit o superračunalima pomogao je u istraživanju različitih korisnih stvari, omogućivši istraživačima na primjer, u izvođenju “vrlo velikog broja proračuna u epidemiologiji, bio-informatici i molekularnom modeliranju”. Superračunala su također korisna NASA-inim znanstvenicima za “simulaciju kretanja zračnih masa i vode oko planeta za proučavanje Zemljine klime, traženje egzoplaneta, proučavanje ponašanja crnih rupa ili projektiranje aeronautičkih ili svemirskih vozila.”
Super-brzi razvoj super-računala
Možda ste svjesni poznatog Mooreova zakona. Kaže da se računala udvostruče u brzini svake dvije godine, što rezultira eksponencijalnim rastom njihove procesorske snage, što nam omogućuje obavljanje sve zahtjevnijih zadataka za koje smo prije mislili da su nemogući. Prije samo deset godina, koncepti poput virtualne stvarnosti, igranja u oblaku, metaverzuma i mnogih drugih bili su ograničeni na maštu nekolicine odabranih stručnjaka i štrebera. Danas smo već na putu da sve ovo pretvorimo u stvarnost, jer računala postaju naprednija nego ikad prije. Srećom, ne morate biti stručnjak da biste mogli iskoristiti prednosti tehnologije.
Koja su najsnažnija i najbrža super-računala na svijetu?
Sada kada smo nešto rekli o tome što super-računala jesu i čemu služe, vrijeme je da nešto kažemo i o tome koja su najsnažnija i najbrža super-računala trenutno na svijetu.
-
Frontier (SAD)
Frontier je 2022. izgradila američka multinacionalna informatička tvrtka Hewlett Packard Enterprise u suradnji sa svojom podružnicom Cray. To je prvo superračunalo u exascale veličini na svijetu, što znači da može izračunati najmanje jedan kvintilijun (10^18) izračuna u sekundi.
Frontier ima ukupno 8.730.112 jezgri i postiže 1,1 EFLOPS (ili exaflops) na Linpack benchmark testovima. Temelji se na najnovijoj HPE Cray EX235a arhitekturi i koristi kombinaciju AMD-ovih 64-jezgrenih 2GHz 7A53s CPU-a treće generacije i MI250X GPU-a. Frontier je također najučinkovitije superračunalo na svijetu, s ocjenom energetske učinkovitosti od 52,23 gigaflopa/watt. Svaki od njegova 74 računalna ormarića težak je oko 8000 funti (~3,63 tone), a cijeli sustav ukupno košta nevjerojatnih 600 milijuna dolara.
-
Fugaku (Japan)
Fugaku je 2020. izgradio japanski informatički div Fujitsu, kao nasljednika starijeg K računala te tvrtke izgrađenog 2011. Dizajnirano je za rješavanje najvećih svjetskih problema.
Fugaku je bio najbrže superračunalo na svijetu prije nego što ga je Frontier skinuo s trona u svibnju 2022. Ima ukupno 7.630.848 jezgri i postiže impresivnih 442 PFLOPS-a (ili petaflopa), što znači da može napraviti 442 kvadrilijuna izračuna u sekundi. Radi na Fujitsuovom procesoru A64FX s 48 jezgri na 2,2 GHz i ima ocjenu energetske učinkovitosti od samo 14,78 gigaflops/watt, što ga čini prilično neučinkovitim prema današnjim standardima. Sustav je koštao više od milijardu dolara, a svaki od njegovih ormarića težak je 1,6 tona, ukupno oko 700 tona.
-
LUMI (Finska)
LUMI (Large Unified Modern Infrastructure) izgradio je 2022. godine HPE i nalazi se u Finskoj, što ga čini najbržim superračunalom u Europi. LUMI ima ukupno 1.110.144 jezgri i radi na brzini od 151,9 PFLOPS-a. LUMI radi na istom procesoru kao Frontier i ima ocjenu energetske učinkovitosti od 51,63 gigaflopa/watt, što ga čini drugim najučinkovitijim superračunalom na svijetu.
-
Summit (SAD)
Summit je 2018. izgradio IBM za provođenje znanstvenih istraživanja. Nalazi se u Nacionalnom laboratoriju Oak Ridge u SAD-u, tj. na istom mjestu kao i Frontier. Summit ima ukupno 2.414.592 jezgre i postiže 148,6 PFLOPS-a. Summit radi na IBM-ovim POWER9 3.07GHz CPU-ima sa 22 jezgre i Nvidia Tesla V100 GPU-ovima i ima ocjenu energetske učinkovitosti od 14.72 gigaflops/watt, slično kao Fugaku.
-
Sierra (SAD)
Sierra je izgrađena 2018. i vrlo je slična Sumitu, jer oba superračunala koriste istu IBM POWER9 CPU arhitekturu sa 22 jezgre i Nvidia Tesla V100 GPU. Međutim, dok je Summit stvoren za znanstvena istraživanja, Sierra je stvorena za pokretanje simulacija za testiranje i održavanje nuklearnog oružja Sjedinjenih Država. Pokretanjem simulacija nuklearnog oružja, Nacionalna uprava za nuklearnu sigurnost (NNSA) SAD-a može provjeriti učinkovitost svog nuklearnog oružja bez fizičkog testiranja, što pomaže u uštedi troškova. Sierra ima ukupno 1.572.480 jezgri i postiže 94,64 PFLOPS-a te ima energetsku učinkovitost od 12,72 gigaflopsa/watt.
-
Sunway TaihuLight (Kina)
Šesto na popisu nalazimo naše prvo kinesko superračunalo, Sunway TaihuLight. Izgrađen je 2016. godine za razne svrhe poput vremenske prognoze, farmaceutskih istraživanja, istraživanja bioloških znanosti i još mnogo toga. Sunway TaihuLight ima ukupno 10.649.600 CPU jezgri i postiže 93,01 PFLOPS-a. Radi na Sunway SW26010 260-core 1.45GHz procesoru i ima ocjenu energetske učinkovitosti od samo 6.05 gigaflops/watt, što ga čini najneučinkovitijim superračunalom na ovom popisu.
-
Perlmutter (SAD)
Izgradio ga je 2021. HPE, Perlmutter je sedmo najsnažnije superračunalo na svijetu nazvano po dobitniku Nobelove nagrade Saulu Perlmutteru. Baš kao i Sunway TaihuLight, napravljen je za razne svrhe, uključujući simulacije nuklearne fuzije, klimatske projekcije, materijalna i biološka istraživanja te računalnu kozmologiju.
Trenutno se nalazi u Nacionalnom znanstvenom računskom centru za istraživanje energije (NERSC) i koristi ga Ministarstvo energetike Sjedinjenih Država. Perlmutter koristi AMD 7763 64-core 2.45GHz CPU i Nvidia A100 GPU i ima ukupno 761.856 jezgri i ima brzinu od 70.87 PFLOPS, a ima ocjenu energetske učinkovitosti od 27.37 gigaflops/watt.
-
Selene (SAD)
Selene je 2020. godine osmislila tvrtka Nvidia i nazvana je po grčkoj božici Mjeseca. Njegova najistaknutija svrha ostvarena je 2020. kada ga je nacionalni istraživački laboratorij Argonne National Laboratory sa sjedištem u Illinoisu upotrijebio za proučavanje koronavirusa i potencijalnog lijeka. Selene se također koristi za treniranje Googleovog modela obrade prirodnog jezika BERT. Selene ima ukupno 555.520 jezgri i postiže 63,46 PFLOPS-a na benchmarkovima. Izgrađen je na NVIDIA DGX SuperPOD referentnoj arhitekturi i radi na AMD 7742 64-core 2.25GHz procesorima. Ima ocjenu energetske učinkovitosti od 24 gigaflopa/watt.
Super-računala odavno nisu stvar fikcije. Ona su stvarna, postoje i koriste se za različite kompleksne aktivnosti
Zaista je zadivljujuće vidjeti koliko su superračunala moćna. Posao za koji bi ljudima trebalo nekoliko godina da ga obave, a uobičajenim osobnim računalima nekoliko tjedana, superračunala mogu obaviti u nekoliko sekundi. Neće proći dugo dok Frontier ne nadmaši još jedno superračunalo, koje je brže i učinkovitije.
Moderna prijenosna računala, stolna računala i igraće konzole već se mogu klasificirati kao superračunala, ali nisu dorasla najboljem što je čovjek osmislio. Srećom, kao što je priroda tehnologije, nastavit će se smanjivati i na kraju završiti u našim osobnim gadgetima, pomažući nam u proširivanju osobnog znanja i u stvaranju goleme nove industrije, koja je spremna za dodatno oblikovanje.
Piše: D.M.
