500 самых быстрых компьютеров
Обновлено: 04.07.2024
В авторитетном рейтинге суперкомпьютеров Top500 Россия заняла 19 место с новым компьютером «Червоненкис» компании «Яндекс». Впервые за долгое время Россия оказалась в первой двадцатке этого рейтинга. В общей сложности в нем представлено семь российских суперкомпьютера – три «Яндекса», два Сбербанка и по одному МТС и МГУ. По числу компьютеров в Top500 Россия находится на десятом месте.
Новый прорыв для России
Россия ворвалась в первую двадцатку рейтинга суперкомпьютеров Top500. Этого удалось достичь силами компании «Яндекс», сообщили CNews ее представители. В последний раз такое происходило в ноябре 2011 г., когда компьютер «Ломоносов», принадлежащий МГУ, занял 18 строчку.
В рейтинге Top500 за ноябрь 2021 г. Россия находится на 19 строчке с суперкомпьютером «Червоненкис», принадлежащем «Яндексу». Для страны это настоящее достижение, поскольку в предыдущей ревизии рейтинга, опубликованной в июне 2021 г., она находилась на 61 месте. Его на тот момент удерживал компьютер Christofari Сбербанка, запущенный в ноябре 2019 г.
Всего в новом рейтинге Top500 оказалось три компьютера «Яндекса». Помимо «Червоненкиса», в нем есть «Галушкин» и «Ляпунов» на 36 и 40 местах соответственно.
Все представители трио названы в честь советских ученых. Однако российского в них, на деле, почти ничего нет. Внутри каждый из трех суперкомпьютеров наполнен иностранными компонентами – американскими серверными процессорами AMD Epyc и графическими ускорителями Nvidia A100 с интерконнектом InfiniBand на базе коммутаторов компании Mellanox. Основанная в Израиле, с 2019 г., как сообщал CNews, Mellanox принадлежит Nvidia.
Подробнее о дебютантах
Все три суперкомпьютера «Яндекса» оказались в составе Top500 впервые. Червоненкис» и «Галушкин» были запущены в июне 2021 г., а «Ляпунов» работает с декабря 2020 г.
Занявший 19 место «Червоненкис» был назван в честь Алексея Червоненкиса, одного из известнейших теоретиков машинного обучения. Он выдает пиковую производительность на уровне 21,53 петафлопса и состоит из 199 вычислительных узлов. В его распоряжении почти 25,5 тыс. вычислительных ядер и 1592 ускорителя Nvidia A100 80G. Компьютер оснащен 199 ТБ оперативной памяти, а его энергопотребление находится в пределах 583 кВт.
Второй суперкомпьютер «Яндекс» назвал «Галушкиным» в честь Александра Галушкина. Он считается одним из крупнейших исследователей теории нейронных сетей.
Компьютер потребляет 330 кВт энергии и выдает пиковую мощность 16,02 петафлопса. Это заслуга 17,408 тыс. ядер, 1088 ускорителей A100 80G и ОЗУ 136 ТБ. Суммарное число вычислительных узлов – 136.
Свое имя третий компьютер «Ляпунов» получил от Алексея Ляпунова – советского математика. «Ляпунов» состоит из 137 вычислительных узлов, выдает 12,81 петафлопса производительности и потребляет 323 кВт энергии. Внутри него есть 17,536 тыс. ядер, 1096 ускорителей A100 40G и 68,5 ТБ оперативной памяти.
Все три суперкомпьютера «Яндекса» расположены на территории России. Галушкина «Яндекс» разместил в своем дата-центре во Владимире, а «Червоненкис» и «Ляпунов» дислоцируются в дата-центре ИТ-гиганта в Сасове (Рязанская область).
Зачем «Яндексу» суперкомпьютеры
Трио суперкомпьютеров российский ИТ-гигант использует в первую очередь развития собственных сервисов. В частности, с их помощью достигается высокая скорость работы «Переводчика» и повышенная точность перевода текста с одного языка на другой. То же касается перевода изображений и видеороликов.
Суперкомпьютеры «Яндекса» также отвечают за работу голосового помощника «Алиса». С их помощью она может на высоком уровне имитировать живой диалог с пользователями. Трио используется и в других сервисах, например, в «Директе» и «Поиске».
Россия захватывает Top500
Еще в июне 2021 г. в рейтинге Top500 было представлено лишь три российских суперкомпьютера, которым не было места даже первой полусотне. Это Christofari Сбербанка (61 место), «Ломоносов-2» МГУ (199 место) и GROM оператора МТС (240 место).
«ВТБ Лизинг» внедряет управление данными как ценным бизнес-активом
В ноябре 2021 г. ситуация значительно изменилась. В дополнение к трем суперкомпьютерам «Яндекса» в рейтинг ворвался новейший Christofari Neo, показанный Сбербанком в начале ноября 2021 г. он занял 43 строчку, а оригинальный Christofari находится на 72 позиции.
В обновленном рейтинге Top500 «Ломоносову-2» присуждено 241 место. МТС GROM находится на 294 строчке.
В итоге Россия теперь представлена в Top500 сразу семью суперкомпьютерами. С одной стороны, это много, но, с другой, это всего лишь 1,4% от суммарного их числа и 10 место в общем зачете стран.
В первую пятерку вошли Китай (173 компьютера, 34,6%), США, (143, 29,8%), Япония (32, 6,4%), Германия (26, 5,2%) и Франция (19, 3,8%). Также впереди России оказались Голландия, Канада, Великобритания и Южная Корея.
Новый американский Summit состоит из 4 608 двухпроцессорных серверов IBM AC922 на базе 22-ядерных процессоров IBM Power9, в каждом из которых работает 6 графических процессоров NVIDIA Tesla V100. Для внутренних соединений используется сеть Mellanox dual-rail EDR InfiniBand с пропускной способностью 200 Гбит/с на каждый сервер. Суперкомпьютер работает под управлением операционной системы Red Hat Enterprise Linux 7.4. Издание MIT Technology Review сообщает, что Summit весит больше, чем пассажирский авиалайнер, и занимает помещение площадью в 2 теннисных корта.
Звук работающего суперкомпьютера
Символ мощи страны
Появление очередного суперкомпьютера — это своего рода престижная веха и показатель того, что может страна, есть ли у нее ресурсы и умение, бюджет от сотен миллионов долларов до свыше миллиарда на создание суперкомпьютера, есть ли энергетические мощности для питания, инженерные решения для отвода тепла, есть ли свои процессоры, квалифицированные кадры и так далее. Министр энергетики США Рик Перри так прокомментировал появление Summit:
Сегодняшний запуск суперкомпьютера Summit демонстрирует американское лидерство в области научных инноваций и развития технологий. Это будет иметь огромное влияние на исследования в сфере энергетики, научные открытия, экономическую конкурентоспособность и национальную безопасность.
Именно вопрос национальной безопасности можно считать ключевым, так как в США в крайней мере обеспокоены намерением Китая стать лидером в области искусственного интеллекта. Это ведь означает применение ИИ и в военной сфере.
Ушедший на второе место китайский Sunway TaihuLight был прорывом для Китая в создании собственной вычислительной и элементной базы. Процессоры Sunway TaihuLight базируются на архитектуре локальной ShenWei, созданной в государственном Шанхайском центре разработки высокопроизводительных интегральных схем (Shanghai High Performance IC Design Center). Система межпроцессорного соединения узлов, известная под названием Sunway Network, также была разработана в Китае. Кроме того, Sunway TaihuLight имеет собственную реализацию программного стандарта для параллельного программирования — операционную систему SunWay Raise OS 2.0.5 на базе Linux. То есть Китай смог преодолеть зависимость от американских элементов и введенные ограничения на поставки высокотехнологичной продукции с 2015 года.
Для развития производства нам как раз и нужна национальная программа. США и Китай львиную долю этих систем в рейтинге имеют именно потому, что у них есть национальная программа, потому что есть государственное понимание, что это нужно, и все это расписано в программах и подкреплено в бюджетах.
Задачи суперкомпьютера
Другой вопрос, что трудности возникают не столько с количеством операций в секунду, а с проработкой тех алгоритмов, которые требуют таких скоростей и такого количества процессоров. То есть технические возможности совершенствуются, но им нужны и математические модели, программная начинка — понимание, как и что именно считать.
Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник ИПМ им. М.В. Келдыша Андрей Кулешов объясняет, в чем специфика использования суперкомпьютерной техники:
Разработанное для маломощных машин и эффективно на них функционирующее программное обеспечение совершенно не годится для суперкомпьютеров, особенно гибридных архитектур, где вместе с обычными процессорами используются, например, графические ускорители. Без создания специальных алгоритмов, которые предназначены для работы на этих вычислительных архитектурах, возможности суперкомпьютеров реализовать не удастся.
Что делают сейчас
Например, испанский суперкомпьютер MareNostrum (так называли Средиземное море древние римляне-язычники) находится в помещении бывшей христианской часовни Торре Жирона и используется для вычислений генной инженерии, астрофизиками, при создании новых лекарств и прогнозировании погоды.
Но не все зациклено только на масштабных научных изысканиях. Бизнес также активно применяет суперкомпьютеры. Например, компания Ford использует мощные машины при выполнении crash-тестов, когда автомобили разбиваются о препятствие и необходимо снимать, замерять и анализировать массу параметров. Использование суперкомпьютера позволяет сокращать количество разбиваемых реальных автомобилей и затраты на тесты на треть, экономя миллионы долларов.
Симуляция краш-теста суперкомпьютером с учетом повреждений всех элементов машины
Французская компания Total при нефтеразведке применяет суперкомпьютер для анализа информации о недрах. Моделирование позволяет не прибегать к бурению, когда есть сомнения в наличии нефти. В одном таком случае отказ от бурения сэкономил компании около $80 млн.
Что касается нового американского суперкомпьютера, некоторые проекты получат доступ к нему уже в этом году для моделирования субатомного поведения материалов, выявления факторов, вызывающих онкологические заболевания, и изучения взаимодействия белков и клеточных систем. Основным заказчиком в 2019 году будет министерство энергетики, которое использует его для своих вычислений в области альтернативной энергии. Summit будет также использоваться в применении искусственного интеллекта в 2019 году.
Что могут в будущем
Вариантов много. Суперкомпьютеры могут быть использованы для увеличения точности метеопрогнозов, диагнозов, для выявлении связи между генами и раковыми заболеваниями, для моделирования турбулентности, процессов горения, для разработки новых материалов, новых лекарств, для моделирования работы новой техники, расчета деформаций твердых тел с учетом процессов разрушения, контроля над дронами, моделирования применения современных вооружений, для анализа данных от спутников и беспилотников, криптографии, моделирования воздействия электромагнитного излучения на композиционные материалы (в частности, на покрытия летательных аппаратов), моделирования работы мозга и так далее.
Суперкомпьютеры также будут задействованы при профилировании личности и внедрении систем распознавания лиц, мониторинге активности и социального рейтинга в Китае. По некоторым прогнозам, суперкомпьютеры смогут точно смоделировать погодную систему Земли целиком после достижения ими производительности, превышающей 1 зетафлопс (1000 эксафлопс). Появление таких машин ожидают к 2030 г.
Система слежения в Гуйяне, Китай
Кто имеет доступ
Важна не только производительность лучшего суперкомпьютера, но и общее количество машин в стране и их доступность. Чем больше вычислительных центров, чем больше организаций и институтов могут получить доступ к ним, тем больший спектр задач может быть решен.
В России возможностями только одного суперкомпьютерного комплекса Московского университета сегодня пользуются 2 500 специалистов из 20 подразделений МГУ, более 100 институтов Российский академии наук, более 100 университетов России.
Согласно данным проекта Top500, страной с наибольшим числом сверхмощных вычислительных машин на июнь этого года является Китай: ему принадлежит 206 суперкомпьютеров из рейтинга (шесть месяцев назад была 201 система). В то же время США сократили свою долю в рейтинге со 143 систем до 124. Но можно отметить, что по совокупной производительности всех систем в стране США на этот раз обогнали Китай. Американская общая производительность составляет 38,2% от всей производительности Top500, а китайская — 29,1%.
Среднее увеличение мощностей суперкомпьютеров в мире
После Китая и США по количеству суперкомпьютеров в рейтинге идут Япония (36 систем), Великобритания (22 системы), Германия (21 система), Франция (18 систем).
Что дальше?
А дальше передовые страны будут работать над преодолением физических ограничений существующих суперкомпьютеров. Компании сосредоточатся на создании таких технологий, как кремниевая фотоника, нейроморфные и квантовые вычисления, создание биокомпьютеров и клеточных компьютеров. Например, компанией IBM в 2014 году по первым направлениям были открыты научно-исследовательские программы с объемом финансирования в $3 млрд.
Ускорение разработки новых материалов и технологий с помощью суперкомпьютеров по разным направлениям может в итоге дать совокупный гигантский толчок к развитию стран и их технологическом отрыве от конкурентов. Стремительный рост производительности компьютеров называют даже революцией в развитии цивилизации.
Опубликована 55 редакция рейтинга самых высокопроизводительных суперкомпьютеров мира.
О новых лидерах списка и возможностях суперкомпьютеров экстра-класса читайте под катом.
Упомянутый выше Summit, суперкомпьютер, созданный IBM, показывает в тесте HPL производительность в 148,8 петафлопс. Система имеет 4356 узлов, каждый из которых оснащен двумя 22-ядерными процессорами Power9 и шестью графическими ускорителями NVIDIA Tesla V100. Узлы объединяет сеть InfiniBand EDR. Summit остается самым быстрым суперкомпьютером в США.
На третьем месте тоже оказался американец — суперкомьютер Sierra Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL), Калифорния, показавший результат в 94,6 петафлопс. Его архитектура очень похожа на Summit: он оснащен двумя процессорами Power9 и четырьмя графическими ускорителями NVIDIA Tesla V100 в каждом из 4320 узлов. Sierra использует тот же InfiniBand Mellanox EDR, что и Sunway TaihuLight, суперкомпьютер, разработанный Китайским национальным исследовательским центром параллельной вычислительной техники и технологий (NRCPC). Он, к слову, опустился на четвертое место в списке. Система полностью основана на 260-ядерных процессорах Sunway SW26010. Его отметка HPL в 93 петафлопс осталась неизменной с момента его установки в Национальном суперкомпьютерном центре в Уси, Китай, в июне 2016 года.
На пятом месте также находится китайская разработка — Tianhe-2A (Milky Way-2A), реализованная Китайским национальным университетом оборонных технологий (NUDT). Его производительность HPL 61,4 петафлопс является результатом гибридной архитектуры с использованием процессоров Intel Xeon и специально созданных сопроцессоров Matrix-2000. Он развернут в Национальном суперкомпьютерном центре в Гуанчжоу, Китай.
Новичок в списке, HPC5, занял шестое место, показав производительность HPL 35,5 петафлопс. HPC5 — это система PowerEdge, созданная Dell и реализованная итальянской энергетической фирмой Eni S.p.A, что делает ее самым быстрым суперкомпьютером в Европе.
Еще одна новая система, Selene, находится на седьмом месте с показателем HPL 27,58 петафлопс. Selene установлена на NVIDIA в США.
Frontera, система Dell C6420, установленная в Техасском вычислительном центре (TACC) в США, занимает восьмое место в списке. Его 23,5 HPL петафлопс достигается с помощью 448,448 ядер Intel Xeon.
Второй итальянский суперкомпьютер в топ-10 — Marconi-100, он установлен в исследовательском центре CINECA. Marconi-100 работает на процессорах IBM Power9 и графических ускорителях NVIDIA V100, его производительность равна 21,6 петафлопс, он занял девятое место в списке.
Завершает топ-10 с показателем 19,6 петафлопс система Cray XC50, установленная в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре (CSCS) в Лугано. Он оснащен процессорами Intel Xeon и графическими ускорителями NVIDIA P100.
Российская разработка — суперкомпьютер «Кристофари» (Christofari) на базе Xeon Platinum, Nvidia DGX-2 и Tesla V100 — набирает в тесте HPL 6,67 петафлопс, занимая пока лишь 36 место.
Результаты Green500
Самая энергоэффективная система в списке Green500 — это MN-3, основанная на новом сервере от Preferred Networks. Суперкомпьютер достиг рекордного показателя в 21,1 гигафлопс /ватт при производительности 1,62 петафлопс. Система обладает превосходной энергоэффективностью благодаря чипу MN-Core, ускорителю, оптимизированному для матричной арифметики. Занимает 395 место в списке TOP500.
На втором месте новый суперкомпьютер NVIDIA Selene, DGX A100 SuperPOD, работающий на новых графических ускорителях A100. На третьем месте находится система NA-1, система PEZY Computing / Exascaler, установленная в NA Simulation в Японии. Суперкомпьютер достиг 18,4 гигафлопс / ватт и находится на позиции 470 в TOP500.
В рейтинг самых мощных в мире суперкомпьютеров TOP500, опубликованный в понедельник, попали семь российских машин. Самое высокое место в списке занял суперкомпьютер «Яндекса» под названием «Червоненкис» — он занял 19 позицию. Помимо него среди 50 самых мощных суперкомпьютеров оказались ещё две машины «Яндекса»: «Галушкин» и «Ляпунов», которые заняли 36 и 40 места соответственно.
Источник изображения: DR
«Яндекс» использует суперкомпьютеры для обучения нейросетевых моделей, которые работают с миллиардами параметров. По словам «Яндекса», вычислительная мощь суперкомпьютеров играет решающее значение в работе таких сервисов, как «Переводчик», «Поиск» и «Алиса». «Ляпунов» был запущен в конце 2020 года, а «Червоненкис» и «Галушкин» используются с лета этого года. Суперкомпьютеры «Яндекса» вошли в список 500 самых производительных вычислительных решений впервые.
Ещё в рейтинге самых мощных суперкомпьютеров мира на 43 и 72 местах соответственно оказались машины «Кристофари Neo» и «Кристофари», созданные SberCloud. «Сбер» сообщает, что использует суперкомпьютеры для обучения ИИ, а также для создания и развития сервисов своей экосистемы.
На 241 месте расположился суперкомпьютер МГУ «Ломоносов», который некогда был самым мощным российским суперкомпьютером. Последним среди российских компьютеров в рейтинге стал MTS Grom, о запуске которого МТС объявила ранее в этом году. У него 294 место.
Что касается лидеров рейтинга, первое место занял японский Fugaku. Вторая и третья позиции принадлежат американским Summit и Sierra. Большинство суперкомпьютеров в рейтинге приходятся на Китай и США — 173 и 150 соответственно. Подробнее о свежем рейтинге TOP500 можно узнать здесь.
Читайте также: