Arról már sokat olvashattunk, hogy Kína és az Egyesült Államok között folyik a szűnni nem akaró technológiai megmérettetés, például az okostelefonok terén, de ha kicsit félretesszük a fogyasztói szemléletet, akkor egy sokkal mélyebb környezetben találhatjuk magunkat. Multinacionális vállalatok, állami szervezetek munkáját, szó szoros értelembe vett számításait segítik a háttérben futó szuperszámítógépek, amelyek megfejtése, közérthető tálalása nem kis feladat.

„A szuperszámítógépek (HPC, High Performance Computing) nagy számítási kapacitású IT-rendszerek, amelyek nagy bonyolultságú, elsősorban kutatási, fejlesztési, modellezési, szimulációs és adatelemzési feladatokat tudnak hatékonyan megoldani, a szerverek összességéhez képest nagyon rövid idő alatt. Ugyanakkor a szuperszámítógép nem csupán a nagy számítási kapacitástól lesz szuper, hanem attól, hogy a számítást végző gépek egymással és az adattárolóval speciális, nagyon nagy sebességű helyi hálózattal vannak összekötve. Nagy mennyiségű felhő (cloud) vagy saját géptermeinkben lévő (on-premises) szerverek összessége sem tudja helyettesíteni a fenti, felépítésből eredő előnyt, így ezek a rendszerek nem, vagy csak jóval lassabban képesek hasonló feladatokkal megbirkózni.” – nyilatkozta lapunknak Kiss Zoltán, a Kormányzati Informatikai Fejlesztési Ügynökség HPC-technológiák irodavezetője. A szakembertől megtudtuk, hogy a számítógépek egyre több esetben helyettesítik a korábbi laboratóriumi kísérleteket, ugyanis a modelleket felépítve, a reakciók és interakciók szimulálhatóak, és a kísérletekkel komoly megtakarítás érhető el a költséges laborvizsgálatokhoz – például az autók töréstesztjeihez és a gyógyszerkutatásokhoz – képest. A HPC lehetőséget nyújt az attoszekundumos időtartamtól a milliárd éves időtartamig, a legapróbb atomi elemektől a világegyetem egészének elemzésén át az ősrobbanástól a közeli és a távoli jövő kutatásáig sok mindenre. Tehát elvégezhetőek lézeres kísérletek molekulákon, ugyanakkor az egyedfejlődés, a szilárdságtan, a meteorológia, illetve a bolygók mozgása is kutatható. „Segítségükkel az emberiség olyan problémáit fejthetjük meg, amelyek korábban leküzdhetetlennek tűntek. A gépi tanulás és az elsajátítottak alapján alkalmazott mesterséges intelligencia fejlesztése a közeljövő nagy, szuperszámítógépet igénylő kihívásai közé tartoznak.” – szögezte le.
A szuperszámítógépek nem összekeverendőek a nagyszámítógépekkel, mert az előbbiek számítási és adattárolói, különlegesen gyors helyi hálózattal vannak összekötve, ezért ezek a részegységek képesek arra, hogy a futtatások során folyamatosan üzeneteket váltsanak egymással, így gyorsan tudnak problémákat megoldani, amikor erre szükség van (például virtuális törésteszt, mely során a molekulák mozgását és azok interakcióit is vizsgálják, ezredmásodperces léptékkel). Ezzel ellentétben az utóbbiak (röviden gridek vagy HTC-k) ugyan nagy számítási kapacitással rendelkeznek, de a számítási egységek egymástól függetlenül számolnak. Ezek a rendszerek olyan feladatok megoldására alkalmasak, melyek esetében nagy mennyiségű, korábban rögzített adatot elemzünk, és egy mintát keresünk bennük (mint amilyen a Földön kívüli rádiójelek elemzése), vagy egy kísérletet több változó körülmény között akarunk végrehajtani virtuálisan (például a különböző vegyi anyagok kölcsönhatásának vizsgálata).

SZUPERALAPOK
A szuperszámítógépek átlagosan egy tanteremnyi helyet foglalnak el. Különálló elemei hosszú szekrénysorokban vannak elhelyezve, amelyek között folyosó van kiépítve, a hűtés és a karbantartás biztosítására. Ugyanakkor ezek a szerkezetek elsősorban átmenetileg raktározzák el az adatokat, ezért a tárolók kapacitása (amely a pár petabyte-tól a pár tíz petabyte-ig terjed) nem annyira fontos, mint azok sebessége. A számításokat a gépekben lévő – adott esetben – több ezer processzorban lévő processzormagok végzik, amelyek tulajdonképpen önálló számítási egységek, külön utasítás elvégzésére képesek. Teljesítményük mértékegysége a petaflops (Floating point Operations Per Second), amely a gép által egy másodperc alatt elvégezhető lebegőpontos műveletek számát mutatja. A legerősebb szuperszámítógép 93 billiárd műveletet tud elvégezni másodpercenként.

 

FEGYVERKEZÉSI VERSENY

Ha az ember beüti a keresőbe, hogy www.top500.org, akkor nem egy bugyuta bloggal találja szembe magát, ahol az adott hónap legviccesebb ötszáz YouTube-videója köszön vissza, hanem egy, a szuperszámítógépeket összesítő oldal. A legutóbbi, novemberi felmérésük szerint a szuperszámítógép-versenyben a listára az Egyesült Államok és Kína fejenként 171–171 „kompetitort” delegált, amelyből megmutatkozik, hogy kik uralják a mezőnyt. A top 10-es listán az első két helyen a távol-keleti ország képviselői (Sunway TaihuLight: 10.649.600 processzormag, 93 petaflops; Tianhe-2: 3.120.000 processzormag, 33,9 petaflops) állnak, őket követi a tengerentúli nemzet gépezete (Titan Cray XK7: 560.640 processzormag 17,6 petaflops). Ezen kívül a legjobb tízbe még 4 egyesült államokbeli rendszer került fel, amely kárpótlásként szolgálhat nekik az arany- és ezüstérem elvesztéséért. A hatodik és hetedik helyre Japán ért oda, egyedüli európaiként pedig Svájc büszkélkedik, a nyolcadik pozíción.
„Az Egyesült Államok 2005 óta vezeti az összes HPC-kapacitás rangsorát, hagyományosan a kutató- és oktatási intézmények jó ellátottságúak az országban. Kína, részben presztízsből, 5 éve szállt be komolyabb kapacitásokkal a versenybe, de az ő esetükben a telekommunikációs és adatközpontok számítógépei szerepelnek túlnyomórészt a listában. Ezeken kívül különleges, saját fejlesztésű chipeket használó HPC-k adják az összteljesítmény nagyobb részét (egy ilyen rendszer szerepel a top 500-as lista élén is). Érdekesség, hogy a saját chipek alkalmazásának oka többek között a világ legnagyobb (történetesen amerikai) processzorgyártójának (Intel) közelmúltbeli kínai embargója.” – tudatta a Business Class Magazinnal Kiss Zoltán szakember.
Továbbá megfigyelhető a listával kapcsolatban, hogy a 2016. júniusihoz képest egy európai (Németország), és egy közel-keleti (Szaúd-Arábia) gép csúszott le a legjobb tízből, ugyanakkor, amely még szembetűnőbb, hogy a nagyhatalmak közül Oroszország, illetve India szuperszámítógép-teljesítménye meg sem közelíti az említetteket. „Oroszország, egyes feltételezések szerint, részben a közelmúltbeli szankciók és világpiaci események miatti GDP-csökkenés miatt van lemaradóban a versenyben, míg India ugyan nem kiemelkedő a jelenlegi kapacitásaiban, de komoly fejlesztéseket tervez a közeljövőben. Mivel egy nagyobb kapacitású HPC nagyon költséges, és középtávon, közvetetten térül csak meg, ezért beszerzésükhöz csak a fejlett országokban van elegendő tőke” – szolgált magyarázattal a KIFÜ irodavezetője.
Kíváncsiak voltunk arra is, hogy milyen gazdasági környezet igényli a szuperszámítógépeket. Elmondása szerint kutatások bizonyítják, hogy egy ország szuperszámítógépes kapacitása közvetlenül befolyásolja az ország kutatás-fejlesztési potenciálját és versenyképességét, ezen kívül bizonyos szimulációk futtatása komoly költségmegtakarítást eredményezhetnek a laboratóriumi vizsgálatokhoz képest, ezért középtávon a szuperszámítógépek használata egyértelműen gazdasági előnyt jelentenek a felhasználók számára, a gazdaság erősségétől függetlenül.

A teljes cikket olvassa el a Business Class Magazin KÓDHATALOM című lapszámában!
Fizessen elő nyomtatott vagy digitális formában!