Бедная природными ресурсами Япония связывает свое будущее с развитием науки и техники. Принятая в 1995 г. национальная стратегия, зафиксированная в виде соответствующего государственного закона, нацелена на превращение Страны восходящего солнца в передовую научно-техническую нацию (справедливости ради следует сказать, что ее уже и сейчас вряд ли можно отнести в этом смысле к числу середнячков, а тем более аутсайдеров). Ныне действующий третий правительственный план (на пятилетний период с 2006-го по 2010-й финансовый год) предусматривает, в частности, государственные инвестиции в сферу исследований и разработок в размере около 25 трлн. иен (примерно 250 млрд. долл.); предполагается, что расходы государства на НИОКР будут достигать 1% от ВВП, а скорость прироста последнего за “пятилетку” должна составить 3,1%.

На данном этапе план развития науки и техники определяет пять приоритетных для Японии задач (они охарактеризованы как ключевые технологии национального значения), к числу которых относится создание суперкомпьютера нового поколения. Эта задача рассматривается как ключевой элемент долгосрочной стратегии страны, поскольку высокопроизводительные вычислительные системы являются совершенно необходимым в современных условиях инструментом для моделирования и проведения расчетов при техническом проектировании, в медицине и биологии, энергетике и космических исследованиях, метеорологии и экологии, во многих других сферах человеческой деятельности.

Проект создания суперкомпьютера (впрочем, в полном названии проекта речь идет не только о разработке высокопроизводительной системы общего назначения, но и об эффективном использовании ее потенциала) с бюджетом в 110 млрд. иен (1,1 млрд. долл.) стартовал в 2006 г. Он финансируется министерством образования, культуры, спорта, науки и техники Японии (MEXT) и реализуется по инициативе и при организующей роли одной из ведущих научных организаций страны — Института физических и химических исследований (RIKEN), организовавшего для этой цели специальный исследовательский центр. Для создания суперкомпьютера RIKEN привлек ведущие японские компании — NEC, Hitachi и Fujitsu, имеющие солидный опыт построения высокопроизводительных вычислительных систем. Кроме того, в реализации проекта участвуют учебные центры (Университет Кюсю, Токийский университет), другие исследовательские организации (в частности, Японская национальная обсерватория).

Разработка наиболее совершенного и мощного в мире суперкомпьютера находится в ряду таких приоритетных для Японии задач, как, например, создание космической транспортной системы и изучение ресурсов мирового океана.

Согласно первоначальной концепции суперкомпьютер нового поколения должен был представлять собой комбинированную систему, состоящую из двух подсистем, основанных на векторных и скалярных вычислениях; их разработка была возложена соответственно на компании NEC и Fujitsu. Однако в мае нынешнего года NEC объявила, что отказывается от дальнейшего участия в суперкомпьютерном проекте. Вместе с ней вынуждена была выйти из игры и Hitachi, работавшая над проектом по контракту с NEC. Свой шаг руководство NEC объяснило возможным ухудшением и без того трудного финансового положения, в котором оказалась компания в связи с глобальным экономическим кризисом (по итогам последнего завершившегося финансового года ее убытки составили примерно 3 млрд. долл.), в случае продолжения работ над суперкомпьютером, поскольку это может дополнительно потребовать от NEC значительных инвестиций. (Правда, NEC одновременно заявила, что не собирается прекращать собственные исследования в области совершенствования высокопроизводительных вычислительных систем.)

Решение NEC заставило RIKEN пересмотреть архитектуру будущего суперкомпьютера, однако руководители проекта заявили, что не намерены корректировать график его реализации, в соответствии с которым развертывание компьютера начнется в 2010 г., а переход к полноценной эксплуатации намечен на 2012-й. Отказавшись от гибридной схемы суперкомпьютера, RIKEN обязуется предъявить в оговоренные сроки высокопроизводительную скалярную систему.

В новом суперкомпьютере будут использованы 45-нм восьмиядерные чипы Fujitsu SPARC64 VIIIfx, которые на момент объявления в мае 2009 г. преподносились как самые быстродействующие в мире процессоры общего назначения (их производительность составляет 128 Гфлопс). Отдельные вычислительные узлы суперкомпьютера будут связаны посредством оптимизированной для его архитектуры сети с широкополосными коммуникационными каналами. В качестве операционной системы суперкомпьютера выбрана ОС Linux.

Результатом реализации суперкомпьютерного проекта должно стать создание высокопроизводительной вычислительной системы с производительностью 10 Пфлопс. В этом случае, как рассчитывают инициаторы и участники данного проекта, Япония снова станет обладателем самого быстрого в мире суперкомпьютера (последний раз страна могла похвастаться подобным достижением в 2002 г.). Правда, конкуренты тоже не сидят сложа руки. В настоящее время реализуется немало программ, целью которых является создание суперкомпьютеров петафлопсного класса. Здесь уместно вспомнить, к примеру, о проекте IBM под названием Sequoia, реализация которого должна привести к развертыванию в Ливерморской национальной лаборатории к 2012 г. вычислительной системы Blue Gene/Q с производительностью 20 Пфлопс.

Итогом еще одного проекта, над которым работают специалисты SGI и Intel, станет создаваемый для одного из исследовательских центров NASA суперкомпьютер Pleiades производительностью 10 Пфлопс, который должен начать действовать также в 2012-м.

Былые успехи

Японские компании в разное время были лидерами в списке производителей самых быстродействующих в мире компьютеров. Так, в 1994 г. самым мощным суперкомпьютером могла похвастаться компания Fujitsu, которая довела производительность установленной ею в национальной аэрокосмической лаборатории Японии (JAXA) системы Numerical Wind Tunnel до 170,4 Гфлопс. Через пару лет, в 1996-м, пальму первенства на время перехватила Hitachi, суперкомпьютер CP-PACS/2048 которой производительностью 368,2 Гфлопс был установлен в японском наукограде Цукуба. А в 2002 г. корпорация NEC создала систему Earth Simulator для моделирования изменений глобального климата и решения геофизических задач. Имея быстродействие 35,86 Тфлопс, Earth Simulator оставался самым производительным в мире компьютером до 2004 г., когда уступил свой титул суперкомпьютеру IBM Blue Gene/L, на смену которому, в свою очередь, в 2008-м пришел IBM Roadrunner — нынешний лидер мирового рейтинга (производительность 1,1 Пфлопс).

В последние годы наибольшую среди японских компаний активность в области высокопроизводительных вычислений демонстрирует Fujitsu. В 2005 г. агентство Bloomberg сообщало, что эта компания ежегодно тратила на суперкомпьютерные исследования до 40 млрд. иен (примерно 4 млрд. долл.).

Один из ее последних реализованных проектов — развернутый в августе нынешнего года в RIKEN кластер из 1024 двухпроцессорных серверов Primegy RX200 S5, оснащенных четырехъядерными процессорами Xeon X5570 производительностью по тесту Linpack 87,9 Тфлопс (40-я позиция в июльском рейтинге Top500; самым мощным японским суперкомпьютером на момент составления того же списка являлся занявший 22-ю строку суперкомпьютер NEC Earth Simulator 2 с быстродействием 122,4 Тфлопс).

По свидетельству Bloomberg, создание самого быстрого в мире суперкомпьютера Fujitsu поставила своей целью еще в 2005 г. и планировала построить до конца 2010-го вычислительную систему с быстродействием 3 Пфлопс. Однако до сих пор каких-либо подтверждений о работе над осуществлением этого плана не обнародовано.