Петафлопсные суперкомпьютеры в Европе и США

СУПЕРВЫЧИСЛЕНИЯ

Национальный центр США по атмосферным явлениям и центр изучения снега и льда Университета Колорадо сообщили, что арктические льды тают гораздо быстрее, нежели это предсказывается 18 передовыми компьютерными моделями. Ученые полагают, что это связано с ускоряющимся выбросом в атмосферу углекислого газа и полного исчезновения полярной шапки следует ожидать в период 2050-2100 гг.

В связи с ускоряющимися климатическими изменениями на Земле спрос на точные прогнозы погоды растет, однако пока действующие программно-аппаратные системы не удовлетворяют реальным нуждам, и задача моделирования погоды остается одной из приоритетных у специалистов по суперкомпьютерам. Группа ученых из пяти научных структур США недавно пообещала создать самый точный симулятор погоды, а в рамках проекта Grand Challenge ("Научные проблемы Большого вызова") Ливерморская национальная лаборатория США распределяет ресурсы кластеров Atlas (44 Тфлопс) и Thunder (22 Тфлопс) по 17 исследовательским программам метеорологии, астрофизики, химии, материаловедения, биологии и др.

Займется погодой и суперкомпьютер, который компания SARA Computing совместно с корпорацией IBM построит в Голландии. Аппарат IBM System p с пиковой производительностью 60 Тфлопс, ОЗУ 15 Тб и хранилищем данных на 800 Тб объединит около 3000 процессоров POWER5+ и заработает в Амстердаме в 2008 г. Он предназначен для решения научных задач из области метеорологии, биоинформатики, материаловедения, астрономии и т. д. В текущем десятилетии голландский суперкомпьютер будет обновлен до петафлопсной производительности и станет одним из ключевых узлов европейской исследовательской grid-сети.

А эта сеть продолжает расти. В мае в английском Манчестере прошел форум Enabling Grids for E-sciencE, на котором было отмечено создание крупнейшей в мире научной grid-сети, объединившей 200 вычислительных центров из 45 стран. Вдобавок 15 западноевропейских стран заключили соглашение о развертывании общеевропейской инфраструктуры высокопроизводительных вычислений Partnership for Advanced Computing in Europe. Разработка ПО и оборудования в рамках этого проекта будет происходить на базе исследований программы LINCEI (выработка стратегических рекомендаций на 10-20 лет вперед) Европейского научного агентства. Страны - участницы PACE выделят 400 млн. евро на создание нового суперкомпьютерного центра и развертывание сети, которая объединит действующие комплексы на основе наиболее передовых достижений ИТ. Руководство Евросоюза полагает, что высокопроизводительные вычисления и grid-сети являются ключевыми стратегическими областями в задаче достижения сообществом к 2010 г. состояния наиболее динамично развивающейся в мире экономики, базирующейся на знаниях.

Кроме того, Евросоюз укрепляет научные отношения и с другими континентами. Этой весной было продолжено финансирование проекта ALICE по расширению взаимодействия европейских научных сетей системой RedCLARA, которая объединяет 750 университетов из 12 стран Латинской Америки. В частности, подсистема @lis-TechNet сформирует виртуальное обучающее пространство для специалистов из Англии, Италии, Испании, Коста-Рики, Мексики и Чили, а врачи из Бразилии и Колумбии смогут общаться с европейскими коллегами в рамках подпроекта T@lemed.

Виртуальное общение, как показывает практика, дает хороший эффект в научных и профессиональных сообществах, поэтому соответствующие технологии активно внедряются на корпоративном уровне. Так, научные аспекты информатики будут изучаться в новом глобальном сообществе EMC Innovation Network корпорации EMC, которое включит, в частности, специалистов из России, Индии, Китая и ряда американских университетов. Оно займется вопросами построения Семантической сети и решений Web 2.0 для миллионов пользователей, создания поисковых и онтологических механизмов, сервисно-ориентированных инфраструктур, аналитических решений и т. д. В инновационной модели этого сообщества акцент делается на привлечение к сложным задачам способных студентов и молодых специалистов.

Продолжается гонка за петафлопсами и в США. Американское министерство энергетики в 2009 г. намерено внедрить в Окриджской национальной лаборатории суперкомпьютер с петафлопсной производительностью, а Национальный научный фонд США рассчитывает получить подобный комплекс в 2011-м. Эксперты полагают, что подобная мощность позволит решить около 30 глобальных научных и инженерных проблем. Правда, при этом придется усовершенствовать многие современные алгоритмы моделирования и придумать новые, дабы они могли в полной мере использовать ресурсы высокопроизводительной архитектуры. Для этого надо будет создать и новые средства разработки, более мощные, нежели универсальные языки программирования третьего поколения. В частности, специалисты отмечают общедоступную систему разработки параллельных приложений Charm++ (charm.cs.uiuc.edu), которая успешно используется в проектах по физике и позволяет создавать программы, масштабируемые на сотни тысяч процессоров.

Немаловажно, что движение к петафлопсным рубежам осуществляется одновременно по нескольким технологическим направлениям. Японский институт физико-химических исследований и корпорация NEC сообщили об успешном создании технологии управления кубитами - элементами квантового компьютера. При этом исследователи скептически отзываются об аналогичной разработке канадской фирмы D-Wave, сомневаясь, что созданный ею аппарат можно назвать полноценной квантовой машиной.

В этом направлении движется и Сингапур. Его правительство выделило около 10 млн. долл. на создание в Национальном университете исследовательского центра и проектирование быстрейшего в мире компьютера на базе квантовых технологий. Он должен быть построен в ближайшие 10-20 лет. Одной из его сфер исследования станет квантовая криптография.

В ходе развития аппаратных архитектур компания Sun запустила ОС Solaris 10 на новом процессоре ROCK SPARC. Последний представляет собой шестнадцатиядерную реализацию UltraSPARC. Первые коммерческие системы на базе ROCK появятся через год, они ориентируются на "тяжелые" КИС и СУБД. А к концу 2007 г. выйдут модели серверов Sun на основе более раннего процессора Niagara 2. Кроме того, Sun совместно с Fujitsu Limited выпускает новую линейку высокопроизводительных серверов SPARC Enterprise, работающих под управлением ОС Solaris 10. Они представляют собой хорошо масштабируемые системы с развитой виртуализацией и позиционируются как конкуренты мэйнфреймам.

Корпорация IBM в качестве ответа на подобную атаку на ее исконные бизнес-секторы открыла программу помощи владельцам мэйнфреймов IBM System z, использующих виртуальные решения на базе Red Hat Enterprise Linux. Но особый акцент в конкурентной борьбе IBM делает на вопросах экономии энергии и заботы об окружающей среде. Ведь, по оценкам IDC, на оплату электроэнергии сегодня уходит около 50 центов из каждого доллара расходов на вычислительное оборудование, а к 2010 г. этот показатель увеличится до 71 цента. Столь большие накладные расходы сдерживают рост множества крупных ИТ-инфраструктур. По этой причине Голубой гигант направляет 1 млрд. долл. на разработки по улучшению энергопотребления в ЦОДах. Готовящиеся технологии Big Green, как обещается, позволят экономить до 42% электроэнергии. В частности, система анализа трехмерного распределения температуры в помещении способна выявлять горячие точки, зоны неэффективных воздушных потоков и другие источники повышения уровня энергопотребления. Недаром современные суперкомпьютеры IBM Blue Gene, занимающие первые строчки рейтинга Top 500, лидируют и в списке Green500.org как самые энергоэффективные машины в мире. Интересно, что они базируются на архитектуре Deep Blue, которая была создана 10 лет назад для шахматного компьютера, первым в мире обыгравшего чемпиона мира среди людей Гарри Каспарова.