Piše: John Pavlus, BBC; priredio: Dragan Štavljanin
Zvuk 20 kvadriliona (treba dodati 15 nula) - u kome se u svakom sekundu obrađuju podaci - veoma je bučan. Svako ko provede više od 15 minuta u istoj sobi sa superkompjuterom Titan mora da nosi štitnike za uši. U suprotnom, rizikuje oštećenje sluha.
Buka u sobi ne dolazi od 40 hiljada procesora u kompjuteru, već od ventilatora i cevi sa vodom za njegovo hlađenje, inače bi se istopila ova mašina koja obrađuje nekoliko hiljada milijardi operacija.
Očekuje se da Titan postane najmoćniji superkompjuter kada bude u potpunosti stavljen u pogon u laboratoriji u blizini Tenesija (the US Oak Ridge National Laboratory), krajem ove ili početkom sledeće godine.
Titan još funkcioniše kao superkompjuter slabijih perfomansi, nazvan Jaguar, koga američki Departman za energiju (DoE) koristi i stalno usavršava od 2005. godine. On je prvi civilni superkompjuter koji je probio “petaflop” barijeru od jednog kvadriliona operacija u sekundi.
Pre dve godine je bio najbrži superkompjuter na svetu. Međutim, rekordi u ovoj oblasti ne traju dugo. Kineski kompjuter je samo šest meseci kasnije potisnuo Jaguar na drugo mesto. Onda je u oktobru 2011. godine, kompanija za dizajniranje superkompjutera “Cray” saopštila da će transformisati Jaguar u novu mašinu koja će preuzeti prvo mesto sa brzinom od 20 “petaflopsa”.
Kineska kompanija je umesto skupih mikroprocesora koristila čipove Nvidia za konzole video igara i laptopove. Titan se odlučio za isti pristup, koristeći istovetan dizajn čipova koji omogućava izuzetno visoku, retina rezoluciju na Apple Macbook Pro.
Šta imaju zajedničko grafike za video igre sa visokotehnološkim kompjutingom, odnosno složenim računskim operacijama? Simulacija.
“Pre desetak godina smo primetili da čipovi koje smo dizajnirali za igrice počinju sve više da liče na procesore opšteg tipa za simuliranje procesa u fizici”, kaže Sumit Gupta, jedan od direktora Nvidia.
“Kada pucate na drvo u video igri i ono padne, želite da to izgleda prirodno. Stoga je simulacija sve složenija”, ističe Gupta.
Istovremeno, učitavanje svakog piksela na HD ekran laptopa 60 puta u sekundi takođe zahteva takozvani paralelni kompjuting.
“To je slično naučnom kompjutingu kada simulirate klimu, ili interakciju između molekula u lekovima, ili strujanju vazduha preko krila”, naglašava Steve Scott iz Nvidia.
Jedan od naglasaka u radu superkompjutera je brzina.
“Radi se o rešavanju važnih problema koji ne mogu da čekaju”, ističe Jack Wells, jedan od direktora u Oak Ridge.
Titan superkompjuter može da rešava probleme u oblastima kao što je astrofizika, biologija (modeliranje ljudske kože i protoka krvi na nivou molekula), zatim simuliranje globalne klime, analiza seizmičke opasnosti, hemija (optimizacija biogoriva i turbulencija prilikom sagorevanja u motoru). Titan bi mogao da obavlja četiri ili pet ovakvih operacija. Međutim, pojedini poslovi su toliko složeni tako da će Titan moći samo jedan od njih da procesuira.
Laboratorija u Prinstonu (The Princeton Plasma Physics Laboratory) će, na primer, koristiti ovaj superkompjuter za pomoć u dizajniranju komponenti za internacionalni termonuklearni eksperimentalni reaktor (Iter), projekat nuklearne fuzije u Francuskoj.
“Cilj je da se ovaj reaktor pusti u pogon 2017. Koristiće magnetno polje za cirkulisanje plazme kroz veliki reaktor na 100 miliona stepeni po Farenhajtu. Kako obuzdati takvu vrstu energije? Titan bi trebalo da pomogne u pronalaženju rešenja”, kaže Buddy Bland iz Oak Ridge.
"Treći stub" nauke
Mnogo umnih ljudi koristiće Titan da bi trasirali budućnost samog superkompjutinga.
No, pojedini istraživači idu korak dalje, razmišljajući o dizajniranju "exascale" kompjutera – koji je hiljadu puta moćniji od Titana, što znači da će moći da obavi kvintilion (treba dodati 18 nula) operacija u sekundi. Ovakve mašine bi imale dovoljno kapaciteta da procesuira desetine miliona jedinjenja leka.
“To znači da ćemo moći da predvidimo da li će lek delovati i kakve neželjene posledice može da ima – ne samo generički već i za svakog čoveka pojedinačno, polazeći od njihovog genetičkog koda. To je neverovatni potencijal”, smatra Scott iz Nvidia.
Problem je, međutim, kako obezbediti količinu energije potrebnu za rad ovakvih “exascale” kompjutera. Prema Blandovom mišljenju, imajući u vidu današnje kapacitete, bilo bi potrebno nekoliko nuklearnih elektrana da snabdeju “exascale” kompjutere. Mobilni uređaji, pre svega oni koji koriste čipove koje je dizajnirala britanska kompanija Arm, mogu da ponude rešenje.
“Verovatno ste primetili da kada stavite smart telefon u džep da vam ne gori kroz pantalone”, ukazuje Jack Wells, dodajući da će isti princip biti primenjen za kompjuting visokih perfomansi da bi se dosegao nivo “exascale”.
Međutim, povezivanje hiljade procesora slabe snage – bilo da su sa smartfona, konzola za igru ili laptopova – ne znači da će superkompjuter profunkcionisati. Prosleđivanje podataka između svih ovih čipova može stvoriti usko grlo, što može ograničiti brzinu u funkcionisanju celog sistema.
“To je nalik na dve hemisfere vašeg mozga koje se nalazi na suprotnim stranama sobe, a koje su povezane žicom”, ističe kineski stručnjak Vu Feng.
U svakom slučaju, neosporno je da superkompjuting postaje “treći stub” nauke, pored teorije i eksperimentisanja. Prema mišljenju Bronsona Messera, astrofizičara iz Oak Ridge, najbolji način da se shvati moć Titana nije u njegovom upoređivanju sa Formulom 1, već sa Velikim hadronskim kolajderom (LHC je najveća i najmoćnija eksperimentalna instalacija u fizici čestica koja je do sada izgrađena i predstavlja neverovatan naučni, tehnološki i inženjerski poduhvat).
“Titan je nalik akseleratoru čestica, a simulacije i aplikacije koje koristimo na njemu su poput detektora koji su otkrili ‘Božju česticu’ (the Higgs boson). Nauku ne pokreću veličina ili moć ovih mašina, već ljudi koji ih koriste i znaju za čim tragaju”, zaključuje Messer.
Zvuk 20 kvadriliona (treba dodati 15 nula) - u kome se u svakom sekundu obrađuju podaci - veoma je bučan. Svako ko provede više od 15 minuta u istoj sobi sa superkompjuterom Titan mora da nosi štitnike za uši. U suprotnom, rizikuje oštećenje sluha.
Buka u sobi ne dolazi od 40 hiljada procesora u kompjuteru, već od ventilatora i cevi sa vodom za njegovo hlađenje, inače bi se istopila ova mašina koja obrađuje nekoliko hiljada milijardi operacija.
Očekuje se da Titan postane najmoćniji superkompjuter kada bude u potpunosti stavljen u pogon u laboratoriji u blizini Tenesija (the US Oak Ridge National Laboratory), krajem ove ili početkom sledeće godine.
Titan još funkcioniše kao superkompjuter slabijih perfomansi, nazvan Jaguar, koga američki Departman za energiju (DoE) koristi i stalno usavršava od 2005. godine. On je prvi civilni superkompjuter koji je probio “petaflop” barijeru od jednog kvadriliona operacija u sekundi.
Pre dve godine je bio najbrži superkompjuter na svetu. Međutim, rekordi u ovoj oblasti ne traju dugo. Kineski kompjuter je samo šest meseci kasnije potisnuo Jaguar na drugo mesto. Onda je u oktobru 2011. godine, kompanija za dizajniranje superkompjutera “Cray” saopštila da će transformisati Jaguar u novu mašinu koja će preuzeti prvo mesto sa brzinom od 20 “petaflopsa”.
Kineska kompanija je umesto skupih mikroprocesora koristila čipove Nvidia za konzole video igara i laptopove. Titan se odlučio za isti pristup, koristeći istovetan dizajn čipova koji omogućava izuzetno visoku, retina rezoluciju na Apple Macbook Pro.
Šta imaju zajedničko grafike za video igre sa visokotehnološkim kompjutingom, odnosno složenim računskim operacijama? Simulacija.
“Pre desetak godina smo primetili da čipovi koje smo dizajnirali za igrice počinju sve više da liče na procesore opšteg tipa za simuliranje procesa u fizici”, kaže Sumit Gupta, jedan od direktora Nvidia.
“Kada pucate na drvo u video igri i ono padne, želite da to izgleda prirodno. Stoga je simulacija sve složenija”, ističe Gupta.
Istovremeno, učitavanje svakog piksela na HD ekran laptopa 60 puta u sekundi takođe zahteva takozvani paralelni kompjuting.
“To je slično naučnom kompjutingu kada simulirate klimu, ili interakciju između molekula u lekovima, ili strujanju vazduha preko krila”, naglašava Steve Scott iz Nvidia.
Jedan od naglasaka u radu superkompjutera je brzina.
“Radi se o rešavanju važnih problema koji ne mogu da čekaju”, ističe Jack Wells, jedan od direktora u Oak Ridge.
Titan superkompjuter može da rešava probleme u oblastima kao što je astrofizika, biologija (modeliranje ljudske kože i protoka krvi na nivou molekula), zatim simuliranje globalne klime, analiza seizmičke opasnosti, hemija (optimizacija biogoriva i turbulencija prilikom sagorevanja u motoru). Titan bi mogao da obavlja četiri ili pet ovakvih operacija. Međutim, pojedini poslovi su toliko složeni tako da će Titan moći samo jedan od njih da procesuira.
Laboratorija u Prinstonu (The Princeton Plasma Physics Laboratory) će, na primer, koristiti ovaj superkompjuter za pomoć u dizajniranju komponenti za internacionalni termonuklearni eksperimentalni reaktor (Iter), projekat nuklearne fuzije u Francuskoj.
“Cilj je da se ovaj reaktor pusti u pogon 2017. Koristiće magnetno polje za cirkulisanje plazme kroz veliki reaktor na 100 miliona stepeni po Farenhajtu. Kako obuzdati takvu vrstu energije? Titan bi trebalo da pomogne u pronalaženju rešenja”, kaže Buddy Bland iz Oak Ridge.
"Treći stub" nauke
Mnogo umnih ljudi koristiće Titan da bi trasirali budućnost samog superkompjutinga.
No, pojedini istraživači idu korak dalje, razmišljajući o dizajniranju "exascale" kompjutera – koji je hiljadu puta moćniji od Titana, što znači da će moći da obavi kvintilion (treba dodati 18 nula) operacija u sekundi. Ovakve mašine bi imale dovoljno kapaciteta da procesuira desetine miliona jedinjenja leka.
“To znači da ćemo moći da predvidimo da li će lek delovati i kakve neželjene posledice može da ima – ne samo generički već i za svakog čoveka pojedinačno, polazeći od njihovog genetičkog koda. To je neverovatni potencijal”, smatra Scott iz Nvidia.
Problem je, međutim, kako obezbediti količinu energije potrebnu za rad ovakvih “exascale” kompjutera. Prema Blandovom mišljenju, imajući u vidu današnje kapacitete, bilo bi potrebno nekoliko nuklearnih elektrana da snabdeju “exascale” kompjutere. Mobilni uređaji, pre svega oni koji koriste čipove koje je dizajnirala britanska kompanija Arm, mogu da ponude rešenje.
“Verovatno ste primetili da kada stavite smart telefon u džep da vam ne gori kroz pantalone”, ukazuje Jack Wells, dodajući da će isti princip biti primenjen za kompjuting visokih perfomansi da bi se dosegao nivo “exascale”.
Međutim, povezivanje hiljade procesora slabe snage – bilo da su sa smartfona, konzola za igru ili laptopova – ne znači da će superkompjuter profunkcionisati. Prosleđivanje podataka između svih ovih čipova može stvoriti usko grlo, što može ograničiti brzinu u funkcionisanju celog sistema.
“To je nalik na dve hemisfere vašeg mozga koje se nalazi na suprotnim stranama sobe, a koje su povezane žicom”, ističe kineski stručnjak Vu Feng.
U svakom slučaju, neosporno je da superkompjuting postaje “treći stub” nauke, pored teorije i eksperimentisanja. Prema mišljenju Bronsona Messera, astrofizičara iz Oak Ridge, najbolji način da se shvati moć Titana nije u njegovom upoređivanju sa Formulom 1, već sa Velikim hadronskim kolajderom (LHC je najveća i najmoćnija eksperimentalna instalacija u fizici čestica koja je do sada izgrađena i predstavlja neverovatan naučni, tehnološki i inženjerski poduhvat).
“Titan je nalik akseleratoru čestica, a simulacije i aplikacije koje koristimo na njemu su poput detektora koji su otkrili ‘Božju česticu’ (the Higgs boson). Nauku ne pokreću veličina ili moć ovih mašina, već ljudi koji ih koriste i znaju za čim tragaju”, zaključuje Messer.
