uutiset

---

  uusi viisausraportti

tätä ennen, joulukuusta 2023, maailman nopein supertietokone on frontier, joka tunnetaan myös nimellä olcf-5, joka sijaitsee oak ridgessä, tennesseessä, yhdysvalloissa.

frontier on varustettu amd-suorittimilla ja gpu:illa, 50 000 prosessorilla (mukaan lukien 38 000 gpu:ta) ja laskentanopeudella 1.102 exaflops tai 1.102 exaflops sekunnissa (10¹⁸) liukulukuoperaatiot.

tämä nopeus on jopa nopeampi kuin 100 000 samanaikaisesti toimivaa kannettavaa tietokonetta, ja kun se debytoi vuonna 2022, frontier rikkoi myös ensimmäistä kertaa ennätyksellisen laskentanopeuden kynnyksen.

syy tähän erinomaiseen vauhtiin ja mittakaavaan on vastata simulaatiolaskelmien tarpeisiin huippuluokan tieteellisessä tutkimuksessa eri aloilla.

frontier on erittäin hyvä luomaan simulaatioita, jotka tallentavat sekä suuren mittakaavan kuvioita että pienimuotoisia yksityiskohtia, kuten kuinka pienet pilvipisarat vaikuttavat ilmaston lämpenemisen nopeuteen.

nykyään tutkijat kirjautuvat frontieriin ympäri maailmaa luodakseen huippuluokan malleja kaikesta subatomisista hiukkasista galakseihin, mukaan lukien proteiinien simulointi lääkekehitystä ja -kehitystä varten, turbulenssin simulointi lentokoneiden moottoreiden parantamiseksi ja avoimen lähdekoodin llm:ien kouluttaminen, jotka kilpailevat googlen kanssa ja openai.

eräänä päivänä tämän vuoden huhtikuussa frontierin toiminnalle tapahtui kuitenkin jotain odottamatonta.

bronson messer, oak ridge national laboratoryn tieteellinen johtaja tennesseessä, jossa frontier sijaitsee, sanoi, että frontierin virrankulutus on kasvanut jyrkästi, jotta se pysyisi tutkijoiden vaatimuksissa eri puolilla maailmaa. sähköä noin 10 000 kotiin.

tämä tuo haasteita myös supertietokoneen jäähdytysjärjestelmään messerin sanojen mukaan "kone käy kuin poltettu koira".

vuoden 2023 tilastojen mukaan frontierilla on yhteensä 1 744 käyttäjää 18 maassa, ja laskelmat ja tiedot tukevat vähintään 500 julkisesti julkaistua julkaisua.

kuten kuvittelemamme kohtaus, tietokonehuone, jossa frontier sijaitsee, on samanlainen kuin varasto, ja käytön aikana syntyvä elektroninen humina on tasaista ja lempeää.

tietokonehuoneessa on 74 telinettä, ja jokaisessa solmussa on 4 gpu:ta ja 1 cpu. syy tällaiseen nopeaan laskentanopeuteen johtuu gpu:iden valtavasta määrästä.

messer, laboratorion johtaja, kuvaili: "nämä grafiikkasuorittimet ovat erittäin nopeita, mutta ne ovat myös erittäin typeriä. ne voivat tehdä saman kerta toisensa jälkeen."

tämä kyky käsitellä useita toimintoja samanaikaisesti on erittäin hyödyllinen nopeassa työskentelyssä supertietokoneiden parissa, mutta sen lisäksi ei ole paljon muuta.

tämän "äärimmäisen typeryyden" takana on eräänlainen monipuolisuus. eri alojen tutkijat voivat käyttää grafiikkasuorituksia mukautetun koodin avulla.

frontier toimii taukoamatta päivällä ja yöllä, ja myös suunnittelutiimi, joka vastaa käytöstä ja kunnossapidosta.

tämän supertietokoneen rakentamisesta vastaavat insinöörit ovat hewlett-packardilta. yksi teknikoista, corey edmonds, sanoi, että heillä on suunnittelutiimi, joka tarkkailee jatkuvasti frontieria selvittääkseen, onko vika merkkejä.

esimerkiksi yksi yövuorotyöntekijöistä, conner cunningham, työskentelee klo 19.00–7.00. hänen vastuullaan on yli kymmenen monitorin avulla kiinnittää huomiota verkon ja rakennusten turvallisuuteen sekä valvoa paikallista säätä. frontierin normaali toiminta.

itse asiassa useimmat yöt ovat "jouluaattoja" cunningham tarvitsee yleensä vain muutaman tarkastuksen ja voi viettää loppuajan työpisteessään.

"tämä työ on vähän kuin palomies. jos jotain tapahtuu, jonkun täytyy olla päivystävä valvomassa sitä."

vaikka frontier toimii yötä päivää, ei tutkijoiden ole helppoa hakea käyttömahdollisuuksia.

tieteellinen johtaja messer ja kolme muuta kollegaa vastaavat käyttöehdotusten arvioinnista ja hyväksymisestä. he hyväksyivät viime vuonna yhteensä 131 hanketta, joiden läpäisyaste oli noin 1/4.

hyväksynnän saamiseksi hakijoiden on osoitettava, että heidän hankkeissaan hyödynnetään koko superlaskentajärjestelmää, jota tyypillisesti käytetään mallintamaan erilaisia ​​ajallisia ja spatiaalisia mittakaavoja.

frontierilla on vuosittain käytettävissä yhteensä noin 65 miljoonaa solmutuntia, ja yleisin tutkijoiden saama allokaatio on 500 000 solmutuntia, mikä vastaa kolmea päivää koko järjestelmän jatkuvaa toimintaa.

messer sanoi, että tutkijat saavat noin kymmenen kertaa enemmän laskentaresursseja frontierissa kuin muissa palvelinkeskuksissa.

nopeiden laskentanopeuksien ja enemmän laskentaresursseja käyttämällä tutkijat voivat tehdä kunnianhimoisempaa "suuria tiedettä".

esimerkiksi biologisten prosessien tarkka simulointi atomitason tarkkuudella, kuten kuinka liuoksessa olevat proteiinit tai nukleiinihapot ovat vuorovaikutuksessa solun muiden osien kanssa.

tämän vuoden toukokuussa jotkut tutkijat käyttivät frontieria simuloidakseen kuution muotoista vesipisaraa, joka sisältää yli 155 miljardia vesimolekyyliä, joka on noin kymmenesosa ihmisen hiuksen leveydestä. se on yksi suurimmista atomitason simulaatioista historia.

lyhyellä aikavälillä tutkijat toivovat voivansa simuloida organelleja, jotta he voisivat myös yhdistää nämä korkearesoluutioiset simulaatiot ultranopean kuvantamiseen röntgensäde-vapaiden elektronien lasereista nopeuttaakseen löytöä.

nämä teokset tasoittavat tietä suuremmalle tavoitteelle tulevaisuudessa - koko solun mallintamiseen atomeista alkaen.

frontierin myötä myös ilmastomalleista tulee tarkempia.

viime vuonna ilmastotieteilijä matt norman ja muut tutkijat käyttivät frontierilla globaalia ilmastomallia, jonka resoluutio oli 3,25 kilometriä ja joka sisälsi myös monimutkaisia ​​pilviliikkeitä hienommilla resoluutioilla.

jotta voidaan luoda vuosikymmeniä kestäviä ennakoivia malleja, frontierin laskentateho on välttämätön ja vaatii koko järjestelmän laskentatehoa.

jotta malli soveltuisi sää- ja ilmastoennusteisiin, tarvitaan vähintään yksi vuosi päivittäisiä simulaatioajoja.

frontier voi simuloida 1,26 vuotta päivässä, mikä mahdollistaa nopeuden, jonka avulla tutkijat voivat luoda entistä tarkempia 50 vuoden ennusteita.

jos se suoritetaan toisella tietokoneella, laskentanopeus on paljon hitaampi saavuttaakseen saman resoluution ja ottaa huomioon pilven vaikutuksen.

suuremmassa kosmisessa mittakaavassa frontier voi myös tuoda korkeamman resoluution.

pittsburghin yliopiston astrofyysikko evan schneider tutkii myös frontierin avulla, miten linnunradan kokoiset galaksit kehittyvät vanhetessaan.

heidän luomansa galaksimalli kattaa neljä suuruusluokkaa, ja sen enimmäiskoko on noin 100 000 valovuotta. ennen frontieria suurimmat samanlaisella resoluutiolla simuloidut rakenteet olivat kääpiögalakseja, joiden massa oli noin yksi viideskymmenesosa.

entisenä maailman ykkösenä frontierin asema on vieläkin ainutlaatuisempi, koska tämä supertietokone on yksi harvoista laitteista, jotka kuuluvat julkiselle sektorille sen sijaan, että teollisuus hallitsee sitä.

koska tekoälyn alan tutkimus vaatii usein valtavaa laskentatehoa, tiedemaailman ja teollisuuden tulosten välillä on valtava kuilu.

joidenkin tutkijoiden tilastojen mukaan vuonna 2021 96 % suurimmista tekoälymalleista tulee teollisuudesta. teolliset mallit ovat keskimäärin lähes 30 kertaa suurempia kuin akateemiset mallit.

ero näkyy myös sijoitetussa määrässä. yhdysvaltain puolustusvirastot myönsivät 1,5 miljardia dollaria vuonna 2021 tukemaan tekoälytutkimusta. samana vuonna maailmanlaajuiset teollisuuden menot ylittivät 340 miljardia dollaria.

kaupallisten llm:ien, kuten gpt-4:n ja gemini ultran, julkaisun jälkeen aiempi kuilu näiden kahden välillä on kasvanut entisestään.

koska alan mallikehitys on voittoa tavoittelevaa, monet tärkeät teknologian kehittämisessä kohtaavat asiat jäävät usein huomiotta, kuten perustutkimus, pienituloisten tarpeet, malliriskien arviointi, mallien harhan korjaaminen jne.

jos korkeakoulujen on määrä ottaa nämä vastuut, se tarvitsee laskentatehoa, joka vastaa alan mittakaavaa, ja tässä frontier tulee esiin.

tyypillisin esimerkki on, että teknologiayritysten kouluttamat llm:t säilyttävät usein eriasteisia omistusoikeuksia, mutta tutkijat tekevät usein kehittämänsä mallit ilmaisia ​​kenen tahansa käytettäväksi.

tämä auttaa yliopistojen tutkijoita kilpailemaan yritysten kanssa, sanoi abhinav bhatele, marylandin yliopiston college parkin tietojenkäsittelytieteilijä. "ainoa tapa akateemisille ihmisille kouluttaa samankokoisia malleja on saada resursseja, kuten frontier."

bhatele uskoo, että frontierin kaltaisilla laitoksilla on tämä elintärkeä rooli tekoälyn alalla, jolloin useammat ihmiset voivat osallistua teknologian kehittämiseen ja jakaa tuloksia.

on kuitenkin syytä huomata, että kilpailu laskentatehoinfrastruktuurista maiden, teknologiayritysten ja voittoa tavoittelemattomien järjestöjen välillä jatkuu edelleen, ja jopa frontierin kaltainen voimakas yritys kaatuu lopulta.

oak ridge laboratory suunnittelee jo frontierin seuraajaa nimeltä discovery, joka lisää laskentanopeutta 3–5-kertaiseksi.

viitteeksi: frontier on 35 kertaa nopeampi kuin tianhe-2a, vuoden 2014 nopein supertietokone, ja 33 000 kertaa nopeampi kuin earth simulator, vuoden 2004 nopein supertietokone.

tutkijat kaipaavat yhä suurempia nopeuksia, mutta insinöörit kohtaavat jatkuvia haasteita, joista yksi on energia.

frontierin energiatehokkuus on yli neljä kertaa korkeampi kuin summitin, mikä johtuu suurelta osin erilaisista jäähdytysratkaisuista.

frontier käyttää jäähdytykseen huoneenlämpöistä vettä, toisin kuin summit, joka käyttää kylmää vettä. noin 3–4 prosenttia frontierin kokonaisenergiankulutuksesta käytetään jäähdytykseen, kun summitissa vastaava osuus on 10 prosenttia.

toisin kuin summit, joka käyttää jäähdytettyä vettä. noin 3-4 % frontierin kokonaisenergiankulutuksesta käytetään jäähdytykseen, kun summitissa vastaava osuus on 10 %.

energiatehokkuus on ollut keskeinen pullonkaula kehittyneempien supertietokoneiden rakentamisessa jo vuosia, ja sen odotetaan pysyvän sellaisena myös lähitulevaisuudessa.

laboratorion johtaja messer sanoi: "olemme voineet rakentaa eksakokoisen supertietokoneen vuonna 2012, mutta virransyötön kustannukset olivat liian korkeat ja vaativat yhden tai kaksi suuruusluokkaa enemmän tehoa."