Nieludzka moc w AGH

Polski zespół programistów zwyciężył w rozgrywanych po raz pierwszy mistrzostwach świata w kodowaniu, Hello World Open, których finał odbył się pod koniec minionego roku w Helsinkach. Programistom z Politechniki Poznańskiej udało się pokonać reprezentacje 90 krajów.

Wysoko też są oceniane w rankingu światowym polskie uczelnie kształcące informatyków. Ale to tylko jedna strona informatycznego medalu. Druga jest związana z użytkowaniem komputerów i ich przydatnością do prowadzenia badań naukowych. Trudno byłoby polskim naukowcom je prowadzić na najwyższym poziomie bez dostępu do superszybkich komputerów, charakteryzujących się dużą mocą obliczeniową. Dlatego tak ważnym staje się posiadanie przez krajowe placówki akademickie sprzętu komputerowego o najlepszych parametrach.

Najszybszym superkomputerem na świecie jest obecnie chiński Tianhe-2, którego teoretyczna moc obliczeniowa przekracza 54,9 Pflops. Na liście TOP500 wyraźnie dominują superkomputery z USA (233 jednostki, 46,6%). Na kolejnych miejscach znajdują się Chiny (76 jednostek, 15,2%) i Wielka Brytania (30 jednostek, 6%). Polska (2 jednostki, 0,4%) znajduje się na 22 miejscu w rankingu światowym.

Komputer Zeus z Akademickiego Centrum Komputerowego CYFRONET AGH w Krakowie jest najwydajniejszym komputerem nie tylko w Polsce, ale również w całej Europie Środkowo-Wschodniej.

Daleko w rankingu

Zestawienie wszystkich polskich superkomputerów na światowej liście, wraz z wartościami zmierzonej mocy obliczeniowej, przedstawia się następująco: 176 miejsce - Akademickie Centrum Komputerowe Cyfronet AGH, Zeus (267 Tflops), a miejscu 277 - Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego, BlueGene/Q (189 Tflops).

Moc obliczeniowa, jaką dysponuje Zeus, pozwala mu wykonywać ponad 370 bilionów operacji matematycznych w ciągu sekundy. Odpowiada to wydajności ponad 20 tysięcy standardowych komputerów klasy PC. Superkomputer Zeus jest wykorzystywany z dużym powodzeniem – między innymi – do modelowania projektów energetycznych, obliczeń w pracach nad fizyką wysokich energii (m.in. w pracach CERN-u), a także skomplikowanych obliczeń z dziedziny chemii, biologii czy nanotechnologii. Z wykorzystaniem Zeusa prowadzi się też badania własności materiałów niezbędnych do produkcji ogniw paliwowych, leków przeciwbólowych, terapii chorób nowotworowych pod kątem minimalizacji intensywności promieniowania gamma z jednoczesną maksymalizacją efektu leczenia i wiele innych.

Prometheus zdetronizuje Zeusa

Słynny krakowski Zeus nie stanowi już jednak ostatniego słowa polskiej informatyki. Niebawem Zeus zostanie zdetronizowany i królem polskich superkomputerów zostanie Prometheus. W Akademickim Centrum Komputerowym Cyfronet AGH trwają już ostatnie prace przy instalacji superkomputera Prometheus. Oznacza to, że na przełomie maja i czerwca 2015 r. AGH będzie dysponować najpotężniejszym superkomputerem, jaki kiedykolwiek działał w naszym kraju. Decyzję o budowie nowego superkomputera połączonych superszybką siecią Infiniband władze AGH i Cyfronetu AGH podjęły stosunkowo niedawno. 20 października 2014 r. rektor AGH, prof. Tadeusz Słomka i dyrektor Akademickiego Komputerowego Centrum AGH, prof. Kazimierz Wiatr wraz z działającymi w konsorcjum z uczelnią szefami firm Megatel i Action podpisali umowę na realizację tej inwestycji informatycznej. Nowy polski superkomputer (koszt 41 mln PLN) został zbudowany przez firmę Hewlett-Packard (według wytycznych ekspertów z Cyfronetu) z ponad 1700 serwerów platformy HP Apollo 8000. Jest to także pierwsza w Europie i największa na świecie instalacja serwerów HP Apollo 8000.

Prometheus, dzięki innowacyjnej technologii bezpośredniego chłodzenia wodą procesorów i modułów pamięci operacyjnej, stanie się jednocześnie jednym z najbardziej energooszczędnych komputerów tej klasy na świecie. Efektywność energetyczna (PUE) tego systemu będzie dorównywać systemom największych centrów danych na świecie, takich jak Google czy Facebook. Chłodzenie wodą umożliwi osiągnięcie ekstremalnie wysokiej gęstości instalacji, dzięki czemu mająca ponad trzydzieści ton część obliczeniowa mieści się w zaledwie piętnastu szafach. W przypadku zastosowania tradycyjnego chłodzenia powietrzem byłoby ich co najmniej dwa razy więcej. Cały system obliczeniowy został zainstalowany w niedawno oddanej do użytku hali komputerowej w nowym budynku Cyfronetu AGH. Oprócz samego komputera i systemu dyskowego zainstalowano niezbędne elementy infrastruktury technicznej, m.in. jak system gwarantowanego zasilania elektrycznego z dodatkowym generatorem awaryjnym.

Najpotężniejszy polski superkomputer, podobnie jak Zeus, będzie służyć do obliczeń z dziedziny chemii, fizyki, astrofizyki, biologii, energetyki czy nanotechnologii. Podejmie zadania na potrzeby wielkich projektów naukowych, w których uczestniczy Cyfronet AGH, m.in. PLGrid (którego Cyfronet jest liderem), CTA (astrofizyka), LHC (fizyka wysokich energii), EPOS (geofizyka). Tak jak w przypadku Zeusa, również z zasobów Prometheusa naukowcy będą korzystać bezpłatnie. W 2013 r. 2500 zarejestrowanych użytkowników Zeusa wykonało dzięki niemu prawie 8 mln zadań obliczeniowych. Gdyby do tego celu użyć „zwyczajnych” komputerów, obliczenia te trwałyby około... 11 tysięcy lat.

Prometheus, poza oryginalnymi aspektami technicznymi, będzie się wyróżniał nietypowym wyglądem. Wzorem czołowych superkomputerów w USA czy w Europie Zachodniej jest ozdobiony grafiką wyłonioną w toku konkursu prowadzonego za pośrednictwem internetu. W pierwszym etapie konkursu jury wyłoniło cztery z czterdziestu dwóch projektów, jakie napłynęły do Akademickiego Centrum Komputerowego CYFRONET AGH z Polski i zagranicy. Następnie internauci oceniali prace na oficjalnym profilu Akademii Górniczo-Hutniczej na Facebooku. W sumie oddali 4302 głosy. Zwycięzcę konkursu na grafikę dla superkomputera Prometheus. Został Michał Teliga. Autora projektu uhonorowano nagrodą ufundowaną przez firmę HP Polska

Superkomputer Prometheus, jeden z 30 najszybszych superkomputerów na świecie i 12 w Europie, największa instalacja komputera Apollo 8000 firmy HP, jeden z najbardziej energooszczędnych komputerów tej klasy na świecie, mający najszybszy w Polsce system dyskowy z przepustowościami sięgającymi 120 GB/s (co jest równoważne przesłaniu zawartości 25 płyt DVD w ciągu jednej sekundy), najbardziej efektywny energetycznie superkomputer w Polsce, o bardzo dużej gęstości mocy obliczeniowej na metr kwadratowy – ponad 41 tys. rdzeni obliczeniowych i ponad 215 TB pamięci operacyjnej RAM na powierzchni jedynie 13 m², bardzo nowoczesne chłodzenie cieczą; superkomputer będzie zużywał ok. 650 kW, czyli tylko o 25% więcej niż cztery razy słabszy Zeus, sieć komunikacyjna o przepustowości większej o ok. 30% niż w Zeus , dysponuje: 41 472 rdzeni obliczeniowych, 216 000 000 000 000 B sumarycznej pamięci operacyjnej DDR4 (216 TeraBajtów), 1 658 880 000 000 000 operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę (1,658 Petaflopsów), 100 000 000 000 000 b/s sumarycznej przepustowości sieci, 10 000 000 000 000 000 B przestrzeni dyskowej (10Peta Bajtów), masa całkowita ponad 30 ton.

Marek Bielski