SPIS TREŚCI

SUPERKOMPUTERY

Superkomputer Summit (lub OLCF-4)

Superkomputer opracowany przez amerykańskie przedsiębiorstwo International Business Machines Corporation do użytku w Oak Ridge National Labolatory w Stanach Zjednoczonych. Wybraliśmy ten komputer,ponieważ ponieważ jest z USA a to państwo jest dominujące. Wykorzystywany jest do otwartych badań naukowych (co oznacza, że składać zgłoszenia o dostęp do systemu mogą naukowcy w całego świata). Jego budowa pochłonęła 200 mln dolarów. Mamy tutaj do czynienia z 4356 węzłami, z których każdy został wyposażony w dwa 22-rdzeniowe procesory IBM Power9 i sześć akceleratorów graficznych Nvidia Tesla V100. Węzły połączono za pomocą dwuszynowej sieci Mellanox EDR 100Gb/s InfiniBand. Posiada w sumie ponad 10 PB (petabajtów) pamięci RAM, 250 PB pamięci na dane i przepustowość w dostępie do danych na poziomie 2,5 TB/s (terabajtów na sekundę).Według rankingu Green500 superkomputer Summit jest również trzecim pod względem energooszczędności.
Teoretyczna moc obliczeniowa na poziomie 122.3 PFLOPS]. Znajduje się na 2 miejscu w rankingu TOP500. Zmierzoną wydajność to 14,719 GFlops / wat.

Co istotne, konstrukcja IBM wyróżnia się też na polu efektywności energetycznej, bo została uplasowana na 5 miejscu rankingu Green500 (najbardziej efektywnych energetycznie superkomputerów na świecie).

Obecne zastosowania super komputera Summita:

· astrofizyka– modelowanie procesów zachodzących podczas wybuchu gwiazd supernowych (w tym powstawanie nowych pierwiastków),

· badania nad nowotworami– prace nad narzędziami zdolnymi do automatycznej klasyfikacji i analizy istniejących danych dotyczących zdrowia w celu odkrycia wcześniej niezaobserwowanych związków między czynnikami chorobowymi, takimi jak geny, markery biologiczne czy środowisko zewnętrzne.

· biologia systemowa– zastosowanie technik uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji do analizy zbiorów danych genetycznych i biomedycznych w celu lepszego zrozumienia zjawisk związanych z ludzkim zdrowiem (takich jak wyniki badań, przebiegi chorób itp.).

· in HYPERLINK "https://pl.wikipedia.org/wiki/Inżynieria_materiałowa"ż HYPERLINK "https://pl.wikipedia.org/wiki/Inżynieria_materiałowa"ynieria materia HYPERLINK "https://pl.wikipedia.org/wiki/Inżynieria_materiałowa"ł HYPERLINK "https://pl.wikipedia.org/wiki/Inżynieria_materiałowa"owa– prace nad materiałami nowej generacji, w tym związków do magazynowania, przekształcania i produkcji energii.

Naukowcy z University of Tennessee wykorzystali superkomputer do znalezienia substancji, które mogłyby powstrzymać SARS-CoV-2 przed infekowaniem komórek gospodarza. By przyspieszyć prace nad stworzeniem skutecznego środka przeciwko koronawirusowi zaangażowano w nie superkomputer Summit. Po kilku dniach naukowcy dostali do analizy 77 zidentyfikowanych przez superkomputer substancji, które wykazują działanie powstrzymujące koronawirusa przed infekcją ludzkich komórek.

Zastosowania w przyszłości;

Techniki sztucznej inteligencji mogą pomóc zidentyfikować wzorce w funkcjonowaniu, współpracy i ewolucji białek ludzkich oraz całych systemów komórkowych. Wzorce te mogą łącznie odzwierciedlać mechanizmy rozwoju fenotypów klinicznych i obserwowalnych cech chorób (m.in. choroby Alzheimera, chorób serca lub uzależnień) oraz przyczynić się do procesu lepszego dopasowania oraz odkrywania nowych leków.

Superkomputer Fugaku

Ten komputer to superkomputer przez wielkie „S”. Znajduje się w Japonii w mieście Kobe, gdzie znajduje się siedziba instytutu Rikagaku Kenkyūjo (RIKEN) zatrudniającego ponad 3 000 badaczy. Głównym wykorzystaniem Fugaku są badania nad pandemią COVID-19. W maju posłużył do wizualizacji procesu kropelek rozprzestrzeniających się w powietrzu i mogących przenosić koronawirusa. Oprócz tego wykorzystuje się go na przykład do tworzenia symulacji związanych z trzęsieniami ziemi. To poważny problem w Japonii, która leży w strefie tak zwanego pacyficznego pierścienia ognia. Fugaku ma za zadanie opracować skuteczne metody radzenia sobie z konsekwencjami wydarzeń tego typu, a także idących w parze z nimi fal tsunami. Być może uda się zapobiegać nadmiernym zniszczeniom i zostaną stworzone mapy ewakuacyjne, które będą ratować ludzkie życia.

Fugaku składa się z 7 630 848 procesorów. Jest zarządzany przez system operacyjny Red Hat Enterprise Linux i posiada 5,087,232 GB pamięci operacyjnej, a jego moc obliczeniowa wynosi aż 537 212 PFLops. Ten superkomputer na pierwszym miejscu rankingu TOP500 usadowił się w czerwcu 2020 i pozostaje na nim do dziś.

Superkomputer Prometheus

Parametry i ogólne informacje:

Pracujący w ACK Cyfronet AGH Prometheus od momentu uruchomienia w 2015 pozostaje nadal na liście TOP500 najszybszych superkomputerów świata, w czerwcu 2020 roku zajął 288 pozycję. Pozycję tę zapewnia mu moc obliczeniowa 2,65 petaflopsów, której osiągnięcie było możliwe przede wszystkim dzięki użyciu wydajnych serwerów platformy HP Apollo 8000 i połączeniu ich superszybką siecią InfiniBand o przepustowości 56 Gb/s. Superkomputer posiada 53.748 rdzeni obliczeniowych o taktowaniu 2.5GHz (energooszczędnych i wydajnych procesorów Intel Haswell oraz Intel Skylake) oraz 283,5 TB pamięci operacyjnej w technologii DDR4. Do Prometheusa dołączone są dwa systemy plików o łącznej pojemności 10 PB i szybkości dostępu 180 GB/s. Wyposażony jest również w karty NVIDIA Tesla z procesorami graficznymi GPGPU. Prometheus został zbudowany przez firmę Hewlett-Packard zgodnie z założeniami opracowanymi przez ekspertów Cyfronetu. Urządzenie korzysta z systemu operacyjnego Linux.

Architektura superkomputera Prometheus odpowiada na zróżnicowane potrzeby naukowców dostarczając zasobów zorganizowanych w partycjach:

· klasycznej partycji ogólnego przeznaczenia z wydajnymi dwuprocesorowymi węzłami obliczeniowymi (Intel Xeon E5-2680v3 Haswell i Intel Xeon Gold 6128),

· zestawu serwerów wyposażonych w akceleratory graficzne GPGPU NVIDIA Tesla K40 XL,

· partycji akceleracyjnej wyposażonej w zestaw urządzeń uzupełniających konfigurację Prometheusa o kilka rodzajów akceleratorów (m.in.: karty GPGPU – NVIDIA K80, karty Intel Xeon Phi 7120P oraz karty Nallatech z układami FPGA Altera Stratix V: P395-AB2-330A-30 i P395-D8-330A-30),

partycji dedykowanej dla obliczeń związanych ze sztuczną inteligencją, wyposażonej w akceleratory graficzne GPGPU NVIDIA Tesla V100. Warto wspomnieć, że partycja ta stanowi system o mocy obliczeniowej ponad 4 petaflopsów dla operacji tensorowych i 256 teraflopsów dla standardowych obliczeń wykonywanych na liczbach podwójnej precyzji, co czyni go najszybszym dedykowanym rozwiązaniem dla sztucznej inteligencji dostępnym dla potrzeb nauki w Polsce.

Prometheusa wyróżnia nowatorski system chłodzenia cieczą. Dzięki wykorzystanej technologii jest jednym z najbardziej energooszczędnych superkomputerów tej klasy na świecie. Dla utrzymania odpowiedniej temperatury cieczy chłodzącej w naszym klimacie wystarczają tańsze w eksploatacji wymienniki ciepła (ang. dry-cooler), zamiast konsumujących duże ilości energii elektrycznej generatorów wody lodowej oraz klasycznych klimatyzatorów technologicznych. Cieczą chłodzone są zarówno procesory CPU, GPGPU jak i moduły pamięci przy pomocy specjalnego hermetycznego systemu rurek cieplnych i stykowego przekazu ciepła pomiędzy serwerami i układem, w którym krąży ciecz. Same serwery pozostają „suche" – można je w każdej chwili wyjąć bez niebezpieczeństwa wycieku cieczy w układzie chłodzenia. Chłodzenie cieczą umożliwiło osiągnięcie bardzo wysokiej gęstości instalacji – aż 144. serwerów obliczeniowych w pojedynczej szafie. Prometheus został zainstalowany w nowoczesnej hali komputerowej Cyfronetu, specjalnie przystosowanej do jego eksploatacji. Prawidłowe funkcjonowanie superkomputera zapewniają ważne elementy infrastruktury technicznej, takie jak system gwarantowanego zasilania z dodatkowym agregatem prądotwórczym oraz nowoczesnymi systemami klimatyzacji technologicznej i gaszenia gazem.

W 2019 roku do Prometheusa dołączono najszybszy w Polsce akademicki system dedykowany dla potrzeb sztucznej inteligencji, dzięki czemu możliwe stało się efektywne łączenie symulacji wielkoskalowych z metodami uczenia maszynowego i prowadzenie badań w tym samym środowisku obliczeniowym i na wspólnych zbiorach danych. System zbudowany jest z czterech serwerów HPE Apollo 6500, z których każdy wyposażony jest w dwa procesory Intel Xeon Gold 5220, osiem akceleratorów NVIDIA Tesla V100 oraz 384 GB pamięci operacyjnej. System posiada moc obliczeniową ponad 4 petaflopsów dla operacji tensorowych i 256 teraflopsów dla standardowych obliczeń wykonywanych na liczbach podwójnej precyzji. System służy do badań w zakresie chemii, biologii, medycyny oraz rozwoju algorytmów dla autonomicznych pojazdów.

Superkomputery umożliwiają znaczące skrócenie czasu wykonywania obliczeń, które przy użyciu pojedynczych komputerów często zajęłyby wiele lat (w konkretnych rzeczywistych przypadkach ponad 150, 700 czy nawet 1000 lat), a tu mogą być wykonane najczęściej w ciągu zaledwie kilku dni. Użytkownicy Cyfronetu mogą korzystać z profesjonalnego wsparcia – od dostępu do pełnej dokumentacji, poprzez szkolenia, aż po indywidualne konsultacje z ekspertami.

RANKING TOP500

TOP500 to strona internetowa przedstawiająca listę 500 superkomputerów uzyskujących najlepsze wyniki w teście LINPACK. Lista jest aktualizowana dwa razy w ciągu roku i prezentowana na dwóch konferencjach naukowych: w czerwcu na ISC High Performance i w listopadzie na ACM/IEEE Supercomputing Conference. Na stronie umieszczane są również historyczne listy od 1993 roku, wraz ze statystykami pokazującymi min. położenie geograficzne prezentowanych superkomputerów, ich producentów, używane technologie, architekturę i przeznaczenie. Na podstawie danych historycznych pokazany jest też ogólny trend, pokazujący podwajanie się wyników superkomputerów średnio, co 14 miesięcy, zgodnie z prawem Moore'a.

Pierwsza dziesiątka rankingu z czerwca 2020 roku:

· Supercomputer Fugaku (Japonia)

· Summit (USA)

· Sierra (USA)

· Sunway TaihuLight (Chiny)

· Tianhe-2A (Chiny)

· HPC5 (Włochy)

· Selene (USA)

· Frontera (USA)

· Marconi-100 (Włochy)

WYWIAD

-Do czego mozna zastosowac taki komputer?

- Mozna powiedziec, ze to maszyna badawcza ogólnego zastosowania, dzieki temu, ze zawiera procesory konwencjonalne, podobne do tych, które mamy w laptopach, tylko w wiekszej ilosci, oraz akceleratory dedykowane, tzw. GPGPU. Ponadto moze wykonywac obliczenia strumieniowe, przetwarzanie ogromnych zbiorów danych Big Data oraz wspomagac np. ostatnio modny deep learning, znaczaco przyspieszajac procesy uczenia sieci neuronowych. Superkomputer Prometeusz to zespól ponad dwóch tysiecy mniejszych, niezaleznych komputerów, które zintegrowane sa dedykowana, bardzo szybka siecia komunikacyjna. Dzieki temu wspólnie moga wykonywac obliczenia i przetwarzac dane przy uzyciu algorytmów równoleglych. Calosc wsparta jest magazynem danych o pojemnosci 10 Petabajtów (1 PB = 1 mln GB) z predkoscia dostepu 180 gigabajtów na sekunde. Lacznie ma ponad piecdziesiat tysiecy rdzeni obliczeniowych o lacznej mocy 2.4 Petaflopsa i niemal 300 TB pamieci RAM. Coraz czesciej po rozwiazania superkomputerowe siega takze przemysl, co pozwala m.in. na oszczednosci przy produkcji. Na przyklad w branzy motoryzacyjnej, aby uniknac wysokich kosztów prototypowania i testów zderzeniowych, korzysta sie z symulacji komputerowych, które juz na poczatku pozwalaja odrzucic najgorsze rozwiazania.

-Jak ustylowanie kraju ma wplyw na ranking?

- Im bogatszy kraj, tym wiecej takich komputerów ma, po to aby wspierac zarówno nauke, jak i przemysl. Bo trzeba powiedziec, ze coraz czesciej nasz przemysl siega po rozwiazania superkomputerowe po to, aby oszczedzac np. na kosztach produkcji. Co pól roku serwis TOP500.org publikuje ranking 500 najszybszych superkomputerów na swiecie. W piecdziesiatym zestawieniu z listopada tego roku pierwsze miejsce zajal chinski Sunway TaihuLight, juz po raz czwarty na pozycji lidera, z moca 93 petaflopsów. Druga lokata nalezy równiez do chinskiej maszyny Tianhe-2 (niecale 34 petaflopsy), natomiast na trzecim miejscu znalazl sie szwajcarski Piz Daint (blisko 20 petaflopsów). Chiny wygrywaja superkomputerowy wyscig zbrojen, dysponujac 202 maszynami z rankingu 500. Na drugim miejscu sa Stany Zjednoczone (143), a na kolejnych pozycjach: Japonia (35), Niemcy (20), Francja (18) i Wielka Brytania (15). Chiny przoduja równiez pod wzgledem lacznej wydajnosci maszyn, w sumie majac 35,4 proc. udzialu w mocy superkomputerów z listy TOP500. W rankingu nie zabraklo takze polskich maszyn. W pierwszej setce znalazl sie wspomniany juz Prometeusz, który zajal 77. miejsce (1,67 petaflopsów). Na 172. pozycji jest poznanski EAGLE, a cztery miejsca dalej - gdanski Tryton. 223. miejsce zajal OKEANOS z Warszawy, a 384. - BEM z Wroclawia.

-Jak wypada Polska pod wzgledem superkomputerów?

-Nasz kraj wypada calkiem niezle pod wzgledem liczby duzych komputerów, które w ramach projektu PL-Grid udalo sie zorganizowac w jeden ekosystem, latwo dostepny dla uzytkownika. To mocne maszyny i nie mamy sie czego wstydzic jako kraj.

RECENZJA

Niedawno przeczytaliśmy niezwykle interesujacy material dotyczacy superkomputerów. Opieral sie on na wywiadzie z mgr. Łukaszem Flisem, kierownikiem działu oprogramowania HPC Akademickiego Centrum Komputerowego Cyfronet AGH. Dotyczyl on Prometeusza bedacego najszybszym superkomputerem w Polsce, który w czerwcu 2020 roku zajal 288 pozycje w rankingu 500 najszybszych komputerów swiata serwisu TOP500.org.

Autor wywiadu w niezwykle ciekawy sposób odnosi sie do słów rozmówcy "Można powiedziec, ze to maszyna badawcza ogólnego zastosowania" opisując szeroki wachlarz zastosowań Prometeusza, począwszy od wykorzystywania tego urządzenia w projektach międzynarodowych, gdzie odnosi on pewne sukcesy, kończąc na szczeblu krajowym. Twórca przybliża równiez mniej zapoznanym z tematem odbiorcom Prometeusza jako superkomputer oraz nakresla jego konkurentów na liscie TOP500. Zarówno tych zagranicznych - do których zaliczmy superkomputery Sunway TaihuLight czy Tianhe-2, jak i tych pochodzacych z Polski - poznanskiego EAGLE czy gdanskiego TRYTON. Calosc materialu jest zwienczona pozytywnym stwierdzeniem eksperta, ze nasz kraj wypada calkiem niezle jesli chodzi o liczbe duzych komputerów, a my jako mieszkancy nie mamy sie czego wstydzic. Nie uwazam co prawda, ze ten material jest niezbedny do przeczytania przez kazdego kogo interesuje temat superkomputerów, jednak jest on niewatpliwie interesujaca pozycja, gdyz zawiera wiele ciekawych watków. Nie polecalabym go oczywiscie osobom bardziej zaglebionym w temacie, gdyz moze ich odrzucic dosyc prosty jezyk i male zglebienie pewnych tematów. Uwazam jednak, ze idealnie nada sie on dla osób które dopiero zaczynaja interesowac sie tym tematem lub takich, które maja jakas niewielka wiedze w tym zakresie.

ŹRÓDŁA

https://www.komputerswiat.pl/aktualnosci/sprzet/summit-zaprezentowany-to-najszybszy-superkomputer-swiata/tkz41rf https://pl.wikipedia.org/wiki/Summit_(superkomputer) https://www.benchmark.pl/aktualnosci/summit-najwydajniejszy-superkomputer-na-swiecie-z-kartami-nvidia.html (informacje o budowie,obecne zastosowania) https://dzienniknaukowy.pl/nowe- HYPERLINK "https://dzienniknaukowy.pl/nowe-technologie/najpotezniejszy-komputer-na-swiecie-zidentyfikowal-substancje-mogace-powstrzymac-koronawirusa" HYPERLINK "https://dzienniknaukowy.pl/nowe-technologie/najpotezniejszy-komputer-na-swiecie-zidentyfikowal-substancje-mogace-powstrzymac-koronawirusa"technologie/najpotezniejszy-komputer-na-swiecie-zidentyfikowal- HYPERLINK "https://dzienniknaukowy.pl/nowe-technologie/najpotezniejszy-komputer-na-swiecie-zidentyfikowal-substancje-mogace-powstrzymac-koronawirusa" HYPERLINK "https://dzienniknaukowy.pl/nowe-technologie/najpotezniejszy-komputer-na-swiecie-zidentyfikowal-substancje-mogace-powstrzymac-koronawirusa"substancje-mogace-powstrzymac- HYPERLINK "https://dzienniknaukowy.pl/nowe-technologie/najpotezniejszy-komputer-na-swiecie-zidentyfikowal-substancje-mogace-powstrzymac-koronawirusa" HYPERLINK "https://dzienniknaukowy.pl/nowe-technologie/najpotezniejszy-komputer-na-swiecie-zidentyfikowal-substancje-mogace-powstrzymac-koronawirusa"koronawirusa (informacje o koronawirusie) https://www.top500.org/lists/top500/2021/11/ - strona zawiera listę rankingu top 500 komputerów, oraz najważniejsze parametry znajdujących się tam urządzeń, https://pl.wikipedia.org/wiki/Superkomputer strona zawiera najważniejsze informacje na tematy ogólne dotyczące superkomputerów, a także streszczony schemat ich działania, budowy i zastosowania-użyta została do przedstawienia ogólnej strona zawiera definicji superkomputerów, a także do ukazania ich działania. https://www.komputerswiat.pl/aktualnosci/sprzet/fugaku-najszybszy-superkomputer-na-swiecie-rozpoczal-prace-z-pelna-moca/xnnbwkm przedstawia najważniejsze parametry komputera Fugaku oraz jego zastosowania i dodatkowe informacje na ten temat-posłużył do uzupełnienia akapitu dotyczącego opisu tego komputera. https://www.cyfronet.pl/inicjatywy_i_zasoby/18331,artykul,superkomputer_prometheus.html (informacje i parametry superkomputeru Prometheus) https://biotechnologia.pl/technologie/polski-superkomputer-pomaga-naukowcom-w-badaniach-po-obliczenia-wykonywane-przez-superkomputery-coraz-czesciej-siega-biznes,17634 (wywiad)