Iš pirmo žvilgsnio gali pasirodyti, jog aviacinio angaro dydžio plotą užimantys dabartiniai superkompiuteriai, kurie kainuoja nuo $1 mln. iki $100 mln., savo produktyvumo lygiu yra tarsi mėnulis paprastiems kompiuterių vartotojams. Vis tik ateityje pasirodysianti naujoji superkompiuterių karta leistų atlikti savotišką perversmą mokslo pasaulyje, o kartu suteiktų vartotojui iki šiol neregėtas skaičiavimų galios apimtis.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia
tik entuziazmo.
Naujas kartos „exascale“ (priešdėlis eksa- reiškia 10 pakelta 18 laipsniu) superkompiuteriai galėtų atlikti 1 milijardą milijardų operacijų per sekundę – tūkstantį kartų daugiau, nei patys galingiausi superkompiuteriai šiandien. Tokie „monstrai“ gali tiksliai imituoti automobilio vidaus degimo, lėktuvo reaktyvinį variklį ir net atominį reaktorių. Jie taip pat leis kurti planetų modelius 1 km masteliu (palyginus su dabar įmanomu nuo 50 km iki 100 km), arba modeliuoti gyvas ląsteles molekuliniame, cheminiame, genetiniame arba biologiniame lygmenyse vienu metu.
Tiesa, superkompiuterių ateitis susijusi su beprotiškomis energijos sąnaudomis. Pakanka pasakyti, jog su šiandienos technologijomis sukurtas „exascale“ galios superkompiuteris pareikalautų tiek, kiek nesugebėtų pagaminti Elektrėnuose esanti Lietuvos elektrinė (šios deklaruota elektros galia siekia 1800 MW), apie atsinaujinančius energijos šaltinius apskritai galima ir nekalbėti – prireiktų virš 20 Kauno hidroelektrinių. Kad būtų galima apeiti šią problemą, programuotojai ir matematikai privalo sugalvoti visiškai kitokį, precedentų neturintį energetiškai efektyvų kompiuterinės architektūros tipą.
Kompiuterių inžinieriai kas keletą metų išmoksta į mikroschemos kristalą „įsprausti“ dvigubai daugiau tranzistorių (galioja vadinamasis Moore dėsnis), tuo pačiu metu neviršydami reikalavimų, reikalingų stabiliam elektros tiekimui. Tačiau „exascale“ galimybių realizavimas priverstų daryti nepamatuotai dideles mikroschemas, o dydis taip pat svarbu.
Ar dar reikia sakyti, jog dabartinių galingų sistemų produktyvumą riboja ne tranzistorių, esančių mikroschemoje, skaičius, ar jų sparta, tačiau jų išskiriama šiluma. Jei dabartinis galios auginimas remsis tranzistorių skaičiaus didinimu, tai mikroschemos gali užkaisti iki tokio lygio, jog gresia išsilydymas.
Gana perspektyvus sprendimas buvo pateiktas kompanijos „nVidia“, kuri gerai žinoma žaidimų entuziastams, ir ne kartą linksniuota dvikovoje su AMD fanais. Maždaug prieš dešimtmetį „nVidia“ sukūrė grafinį procesorių, kuris skirtas efektyviam daugelio užduočių vykdymui – nuo viskuo užpildytų grafinių vaizdų iki sudėtingų grafinių siužetų atvaizdavimo kompiuteriniuose žaidimuose. Aukštas GPU efektyvumas pasiekiamas sparčiai vykdant vieną užduotį, o ne daugelį, kaip tai daro CPU. Tuo pačiu metu išsaugomas energetinis resursas grafinei informacijai apdoroti.
Reikia paminėti, jog „nVidia“ grafiniai procesoriai įdiegti į tris pačius galingiausius pasaulyje superkompiuterius, tarp jų ir į Kinijoje esantį „Tianhe-1A“, kuris visai neseniai nusileido į antrą vietą, praleisdamas į priekį „Fujitsu“ galiūną „K Computer“.
Tačiau Oak Ridge Nacionalinėje laboratorijoje (JAV) planuojamas naujas petabaitinio lygio superkompiuteris „Titan“, kuris kėsinsis į galingiausio pasaulyje superkompiuterio vardą. Būtent jis pakels tokių monstriškų sistemų kainą iki $100 mln. Šiam lemta būti dvigubai spartesniu ir trigubai energetiškai efektyvesniu už „Fujitsu K“. Naujasis amerikiečių superkompiuteris naudos naujos kartos „AMD Opteron“ procesorius „Interlagos“ bei „nVidia Tesla“ grafinius procesorius (šių skaičius po „Kepler“ architektūros sprendimų pasirodymo sieks 18 000). Ir vėl bus naudojamasi „nVidia“ sprendimais.
Atsižvelgiant į tai, jog GPU energijos naudoja maždaug 8 kartus mažiau, nei tam pačiam skaičiavimui atlikti suvartoja centrinis procesorius, elektros ekonomija gali būti milžiniška. Ekspertų teigimu, kelias „exascale“ link bus nelengvas, tačiau belieka konstatuoti faktą, jog būtent „nVidia“ turi didžiausias perspektyvas šioje srityje. Pastaroji kompanija jau planuoja naujos GPU kartos pasirodymą, dėl kurios „exascale“ kartos superkompiuterių pasirodymas bus įmanomas jau 2018 metais. Kompiuterinių sistemų kūrėjų teigimu, petabaitinio lygio sistemą bus galima sukurti už maždaug $100 000, o tai leis didele skaičiavimo galia pasinaudoti ir mažiems universitetams ar net nedidelėms privataus sektoriaus grupėms. O gal iki to laiko pasistengs AMD ar „Intel“