Суперкомпютри

[Hatshepsut]

Суперкомпютър

Суперкомпютър се нарича компютър, който за момента на създаването си притежава най-високите показатели на капацитет на обработка на данни и в частност, скорост на изчисленията.

История

Историята на суперкомпютрите започва през 1960 година с компютъра ,,Атлас" в Манчестърския университет и серия от компютри в ,,Control Data Corporation" (CDC), проектирана от Сиймур Крей. Те използват иновативен дизайн и паралелизъм за постигане на върхова на изчислителна производителност.

,,Атлас" е съвместен проект на ,,Феранти" и Манчестърския университет и е проектиран да работи при скорост на обработка, приближаваща една микросекунда на инструкция или около един милион инструкции в секунда. Изграждането на първия ,,Атлас" започва официално на 7 декември 1962 година като един от първите суперкомпютри в света – смятан и за най-мощния компютър в света по това време със значителна преднина и за еквивалент на четири ,,IBM 7094s".

При ,,CDC 6600", проектиран от Крей и завършен през 1964 г., използваните дотогава германиеви транзистори са заменени със силициеви, тъй като те работят по-бързо, а проблемът с прегряването им е решен чрез използване на принудително охлаждане, което прави ,,CDC 6600" най-бързия компютър в света. Като се има предвид, че производителността на ,,CDC 6600" надминава тази на всички други компютри по това време около 10 пъти, той е наречен ,,суперкомпютър", поставяйки началото на пазара за суперкомпютри.

Крей напуска CDC през 1972 година, за да основе своя собствена компания ,,Cray Research". Четири години по-късно той представя 80 мегахерцовия ,,Cray 1", който става един от най-успешните суперкомпютри в историята. ,,Cray-2" е пуснат през 1985 г. и има 8 процесора с течно охлаждане. Работи с производителност 1,9 GigaFLOPS и е вторият по бързодействие в света, след суперкомпютъра ,,М-13" в Москва.

Cray-1, запазен в Техническия музей в Мюнхен

Докато суперкомпютрите на 1980-те години използват само няколко процесора, през 1990-те започват да се появяват машини с хиляди процесори както в САЩ, така и в Япония, поставяйки нови рекорди за производителност. Суперкомпютърът ,,Wind Tunnel" на ,,Fujitsu" използва 166 векторни процесора и заема първото място през 1994 г. с върхова скорост 1,7 GigaFLOPS (GFLOPS) на процесор. ,,Hitachi SR2201" постига върхово изпълнение 600 GFLOPS през 1996 г. с помощта на 2048 процесора, свързани чрез бърза триизмерна напречна мрежа. ,,Intel Paragon" може да има между 1000 и 4000 ,,Intel i860" процесори в различни конфигурации, и е класиран като най-бързият в света през 1993 г. ,,Paragon" е ,,MIMD" машина, която свързва процесора чрез високоскоростна двумерна мрежа, позволявайки на процесите да се изпълняват на различни възли, комуникиращи през ,,Message Passing Interface".

Суперкомпютър Cray-2 от 1985 г.

Употреба

Суперкомпютрите се използват за решаване на задачи, които изискват огромни количества изчисления в секунда. Такива са например проблеми от квантовата механика, метеорологични прогнози и изследвания на климата, моделиране на структури и свойства на химични съединения, биологични макромолекули, полимери и кристали, криптоанализ, физични симулации (например на самолет в аеродинамичен тунел, на взривяване на ядрени оръжия, на ядрен синтез).

Основни потребители на суперкомпютри са големите световни университети, научноизследователски институти, военните ведомства.

В днешно време суперкомпютрите са уникални машини, създавани само по поръчка от компании като Cray, IBM и Hewlett-Packard, които през 1980-те поглъщат много по-малки компютърни компании, придобити заради техния опит.

Към ноември 2012 г. най-бързият суперкомпютър е Titan с производителност от 20 петафлопс, разположен в Националната лаборатория ,,Оук Ридж". Разработва се и Cray XC30 с изчислителна мощ от 100 петафлопс, планиран за първото тримесечие на 2013 г. Към края на 2016 г. обаче и двата най-мощни суперкомпютъра в света са китайски – Sunway TaihuLight и Tianhe-2. Особено интересен е TaihuLight, построен изцяло с проектирани и произведени в Китай процесори.

В България

В годините на разцвет на производството на компютри в България ИЗОТ 1014Е (ЕС 1037), копиран от Magnuson 80/42 по поръчка на Академията на Науките на Съветския Съюз (Magnuson 80/42 е среден клас компютър, съвместим с IBM4341), в конфигурация с 10 матрични процесора ЕС 2709 е представен като българския суперкомпютър с производителност 100 МФлоп/с, изпреварил съветските машини от програмата ,,Елбрус". Копирането на ИЗОТ 1014Е от Magnuson 80/42 е свързано с един от най-тежките случаи на високотехнологична контрабанда от САЩ – аферата Чарлз МакВей II (Charles Julius McVey), разкрита през април 1982 г. По този случай през 1987 г. са издадени две 10-годишни ефективни присъди на Кевин Ерик Андерсон (Kevin Eric Anderson) и Иван Батинич (Ivan Batinic) от групата на Чарлз МакВей II. Машина от този тип е монтирана в Института по космически изследвания на АН на СССР и на нея се извършва компютърно моделиране на траекториите на космическите сонди Вега 1 и Вега 2.

• 2008 г. – България влиза на позиция 126 в класацията със своя първи суперкомпютър Blue Gene, разположен в Националния център за суперкомпютърни приложения. Към ноември 2009 г. е на 377-о място, а към ноември 2012 той вече е извън първите 500 по производителност;
• 2015 г. – в Центъра за високопроизводителни пресмятания при ИИКТ на БАН, влиза в действие вторият български суперкомпютър Авитохол. При пускането му в действие, през ноември, 2015 г., Авитохол е на 388-мо място, в TOP500 на компютрите, в света.
• 2016 г. От юли в София Тех Парк работи клъстерът ,,Нестум", базиран на компактна хомогенна компютърна архитектура с общо 768 ядра, всяко с по 4 GB оперативна памет (общо 3 TB), с теоретична производителност на изчисленията 23 347 ГФлопс. Въпреки високата производителност на системата, към момента на пускане в действие е извън TOP500 и формално, не може да се дефинира като суперкомпютър.
• 2022 г. В София Тех Парк работи Discoverer – петаскейл суперкомпютър, част от инфраструктурата EuroHPC, той е с изчислителна мощност от над 4,51 петафлопс. От 2024 г. Discoverer е в процес на надграждане.

https://bg.wikipedia.org/wiki/Суперкомпютър

[Hatshepsut]

Суперкомпютри

Терминът суперкомпютър се прилага за най-бързите и високопроизводителни съвременни компютърни системи.

Суперкомпютри се използват за решаване на сложни научни и инженерни задачи с огромен брой изчисления като проверката на математически модели на физически явления, прогнозирането на климата и метеорологичното време, моделирането на нови химични молекули, криптоанализа, симулирането на космически процеси, тренирането на изкуствен интелект и много други.

Производителността на суперкомпютъра се измерва в броя операции с плаваща запетая, които може да извърши за една секунда (накратко FLOPS). По принцип суперкомпютрите съдържат десетки хиляди процесори и могат да направят милиарди и трилиони изчисления.

Най-големите и най-производителните суперкомпютри всъщност представляват хиляди отделни компютри, свързани помежду си, които извършват паралелна обработка. Все по-често операционните им системи са базирани на познатия Linux.

Първият суперкомпютър, надхвърлил границата от 1000 teraFLOPS (1 petaFLOPS) е произведен през 2008 г. и се казва Roadrunner. Той използва 6948 двуядрени чипа Opteron и 12 960 процесора Cell. Интересно е, че тези процесори са били разработени първоначално за конзолите за компютърни игри за да се справят с интензивните математически изчисления, необходими за симулацията на действието в игрите. Всъщност тези изчисления много приличат на изчисленията, които правят учените и изследователите.

Най-бързият компютър в света днес е японският суперкомпютър "Фугаку". Той може да извърши повече от 415 квадрилиона изчисления в секунда. "Фугаку" участва в повече от 100 различни изследователски проекта, един от които е свързан с търсенето на потенциална терапия срещу COVID-19.

Производителност на суперкомпютрите

FLOPS е мярка за производителността на компютрите. Показва броя операции с плаваща запетая, които компютърът може да извърши за една секунда.
Бариерата от 1 PFLOPS (petaFLOPS) е премината за първи път от суперкомпютъра Jaguar през 2008 г.
Следващата таблица показва производните на FLOPS единици и годината, в която съответната бариера за първи път е прескочена от суперкомпютър:

Производителност на суперкомпютри
бариера    година    FLOPS
FLOPS    1941    100
kFLOPS    1949    10³
MFLOPS    1964    10⁶
GFLOPS    1987    10⁹
TFLOPS    1997    10¹²
PFLOPS    2008    10¹⁵
EFLOPS    −    10¹⁸
ZFLOPS    −    10²¹
YFLOPS    −    10²⁴

https://technomagicland.com/

https://www.daskalo.com/

[Hatshepsut]

Топ 10 най-мощни супер компютри в света

[Hatshepsut]

Тази информация е от 2021г.

България е дом на един от 8-те суперкомпютъра в ЕС

От началото на месец юли в България ще заработи суперкомпютър, част от обща европейска мрежа за високотехнологични изчислителни системи EuroHPC. През юни 2019 г. европейската организация избра осем държави, в които да бъдат създадени суперкомпютърни центрове на ЕС. Европейски суперкомпютри има още в Чехия, Финландия, Италия, Люксембург, Португалия, Словения и Испания.

Част от секторите, в които суперкомпютърът ще бъде полезен са свързани с научните изследвания, разработването на нови лекарства, ваксини, борбата с климатичните промени изграждането на умни системи за управление и др.

,,Има интерес както от страна на научните среди, така и на бизнеса – посочи Симеон Стоянов, мениджър ,,Бизнес развитие" на суперкомпютъра. – Нашият суперкомпютър е частично финансиран от EuroHPC. Затова част от капацитета на този компютър – около 35%, ще се изразходва по общоевропейски задачи. Останалите 65% остават за употреба в България или от фирми или консорциуми, които привлечем. Много важно за нас е този компютър да се използва за обучение на бъдещите кадри, които ще работят с тези високотехнологични компютри."

Симеон Стоянов

Важно е да се знае, че информацията от работата на суперкомпютъра ще бъде обществено достъпна за всеки, който се заинтересува. А ако България иска да е сред страните членки на ЕС, развиващи продукти с висока добавена стойност, то несъмнено е необходимо да инвестира в подобни технологии.

,,Това са бъдещите технологии с най-висока добавена стойност – обясни Симеон Стоянов в интервю за БНР. – Виждате, че начините, по които се прави бизнес по света драстично се промениха. Може да се окаже, че подобна инвестиция е много по-значима от тази в една ядрена централа. Това е стратегически обект, който е важен за бъдещето на нашата държава и развитието на младите хора."

Колко дълъг е животът на един суперкомпютър? – отговорът не е прост и зависи от много фактори. Най-често те са консумацията на енергия, появата на нови по-модерни технологии, наличието на други системи в споделената мрежа и не на последно място значение имат нуждите на крайния потребител. Европа все още сериозно изостава от лидерските позиции в световен мащаб по отношение на подобни суперкомпютърни екосистеми. От тях традиционно не отстъпват световните суперсили САЩ и Китай, поддържащи постоянна конкуренция помежду си. Като все по-съществена част от постоянно променящата се дигитална ера, в която живеем, суперкомпютрите ще бъдат област, в която ще се инвестират все повече средства в периода 2021-2027. Освен това именно този сегмент от икономиката на ЕС има потенциал да подпомогне възстановяването на съюза от пандемията.

Усилията България да е една от страните членки на Евросъюза, в която е разположен суперкомпютър продължиха няколко години. Това бе и един от приоритетите на настоящия български еврокомисар по иновации, култура, образование и младежки политики Мария Габриел. През миналата година тя заяви, че позиционирането му у нас, ще бъде голяма стъпка напред към превръщането на България в дигитален иновационен хъб на Балканския полуостров. Въпреки безспорните предимства, които дава суперкомпютърът на страната ни, не бива да подценяваме ефекта, който работата му оказва върху околната среда. За да работят пълноценно всички системи на компютъра на най-голямо натоварване, се изразходва около 1 MW/h електроенергия. Ако към нея добавим и енергията, употребявана от бизнеса, ангажиран с преноса и съхранението на данни, може да се каже, че се изразходва огромно количество енергия. Ерата на информационните технологии обаче не ни позволява да я ограничим, тъй като от ден на ден ставаме все по-зависими от тях.

https://bnr.bg/radiobulgaria/post/101485316/balgaria-e-dom-na-edin-ot-8-te-superkomputara-v-es

[Hatshepsut]

Суперкомпютърът Aurora бе предоставен на изследователите от целия свят

Haциoнaлнaтa лaбopaтopия Apгoн нa Mиниcтepcтвoтo нa eнepгeтиĸaтa нa CAЩ (АNL) oбяви, чe cyпepĸoмпютъpът Аurоrа oт eĸзacĸeйл ĸлac e нa paзпoлoжeниe нa изcлeдoвaтeлитe oт цeлия cвят. Cпopeд пyблиĸaциятa в пpeccъoбщeниeтo, c шиpoĸитe cи възмoжнocти зa мoдeлиpaнe, изĸycтвeн интeлeĸт и aнaлиз нa дaнни, Аurоrа щe yлecни пpoбивитe в peдицa oблacти, вĸлючитeлнo пpoeĸтиpaнe нa caмoлeти, ĸocмoлoгия, paзpaбoтвaнe нa лeĸapcтвa и изcлeдвaния в oблacттa нa ядpeнaтa eнepгия.

Maйĸъл Πaпĸa, диpeĸтop нa Аrgоnnе Lеаdеrѕhір Соmрutіng Fасіlіtу (АLСF), изчиcлитeлeн цeнтъp ĸъм Cлyжбaтa зa нayĸa нa Mиниcтepcтвoтo нa eнepгeтиĸaтa нa CAЩ, зaяви, чe oщe пъpвитe пpoeĸти, изпoлзвaщи Аurоrа, ca пoĸaзaли oгpoмния ѝ пoтeнциaл.

,,Oчaĸвaмe c нeтъpпeниe дa видим ĸaĸ пo-шиpoĸaтa нayчнa oбщнocт щe изпoлзвa cиcтeмaтa, зa дa пpoмeни cвoитe изcлeдвaния", ĸaзa тoй.

Аurоrа вeчe ce yтвъpди ĸaтo eдин oт cвeтoвнитe лидepи в oблacттa нa eфeĸтивнocттa нa изĸycтвeния интeлeĸт, ĸaтo пpeз нoeмвpи 2024 г. зae пъpвoтo мяcтo в бeнчмapĸa НРL-МхР, oтбeлязaxa oт АNL. Bъзмoжнocтитe нa мaшинaтa зa изпълнeниe нa ИИ зaдaчи ce изпoлзвaт oт yчeнитe зa oтĸpивaнe нa нoви мaтepиaли зa  бaтepии, paзpaбoтвaнe нa нoви лeĸapcтвa и ycĸopявaнe нa изcлeдвaниятa в oблacттa нa тepмoядpeнaтa eнepгия. Πpeди внeдpявaнeтo й eĸипът, pъĸoвoдeн oт АNL, дeмoнcтpиpa пoтeнциaлa нa Аurоrа, ĸaтo я изпoлзвa зa oбyчeниe нa ИИ мoдeли зa мoдeлиpaнe нa пpoтeини.

Cpeд пъpвитe пpoeĸти, ĸoитo ca в xoд c Аurоrа, e paзpaбoтвaнeтo нa виcoĸoтoчни мoдeли нa cлoжни cиcтeми ĸaтo чoвeшĸaтa ĸpъвoнocнa cиcтeмa, ядpeни peaĸтopи и cвpъxнoви.

https://www.kaldata.com/

[Валсо]

И абсолютно всичките суперкомпютри на планетата (без изключения) вървят с Линукс.