Fujitsu инсталира най-бързата суперкомпютърна технология в света в немски университет

Изследователи от Университета в Регенсбург, Германия, разширяват своите проучвания за произхода на Вселената с помощта на новия суперкомпютър Fujitsu PRIMEHPC FX700, базиран на Fujitsu A64FX ARM процесор. Университетският проект QPACE4 (QCD Parallel Computing Engine 4) вече може да достигне до нови познания, използвайки суперкомпютър, базиран на технологията, разработена от Fujitsu за Fugaku, наскоро обявен за най-бързия суперкомпютър в света в класацията на TOP5001.

Инсталирането на QPACE4 прави Университета в Регенсбург първия потребител в Европа на Fujitsu PRIMEHPC FX700 с A64FX процесори – последното от многото постижения на Fujitsu в сферата на суперкомпютрите2. Тези процесори са съвместими с Armv8.2-A SVE, най-новата „instruction set“ архитектура за високопроизводителни сървъри, които са особено енергийно ефективни.

Учените от Университета в Регенсбург използват значителното увеличение на изчислителните способности за числени симулации при изследванията на квантовата хромодинамика (QCD). Тези проучвания имат за цел да разберат по-добре елементарните частици, включително вътрешната структура на протона и в крайна сметка да определят състоянието на Вселената веднага след Големия взрив. Суперкомпютърът ще бъде използван от университета и в сферата на биоинформатиката с акцент върху изследването на рака и имунологията.

QPACE4 е четвъртият суперкомпютър в рамките на програмата SFB/TRR-55³, финансирана от Немската изследователска фондация (German Research Foundation (DFG)). Той използва същия процесор като суперкомпютъра Fugaku, съвместно разработен от Fujitsu и световноизвестния Център за изчислителни науки RIKEN4 в Кобе, Япония.

Освен изключителната производителност, A64FX процесора включва и скалируеми векторни разширения (Scalable Vector Extensions (SVEs)). Той е разработен за приложения за високопроизводителни изчисления (high performance computing (HPC)) и ускорява сложните изчисления, като позволява една и съща математическа операция да се извърши паралелно върху големи количества данни. В допълнение, процесорът е свързан с изключително бърза основна памет (High Bandwidth Memory, or HBM2), която за повечето приложения е толкова важна, колкото изчислителната, осигурявайки високо балансирано съотношение на изчислителна мощност, скоростта на обмен и мрежовата честота, и избягването на проблеми с производителността. Друга важна разлика е, че изчислителната мощност на системата на Fujitsu не е базирана на графични карти. Това доста улеснява програмирането. Особено в случай на масивна паралелизация (massive parallelization), което е от съществено значение при т. нар. ‘Grand Challenge’ приложения5.

Инсталирането на нов суперкомпютър в Регенсбург е последният пример за изключително силното партньорство на университета и Fujitsu в сферата на суперкомпютрите и високопроизводителните изчисления (HPC). През 2016 г. Университетът в Регенсбург заедно с този във Вупертал станаха собственици на суперкомпютъра Fujitsu QPACE3 – инсталиран в Суперкомпютърния център в Юлих (Jülich Supercomputing Centre (JSC)), близо до Кьолн.

Проф. д-р Тило Ветиг (Prof. Tilo Wettig, Ph.D.), професор по физика в Университета в Регенсбург, сподели: „Fujitsu отново осигури на Университета в Регенсбург най-добрия суперкомпютър, за да прогресира нашата работа по фундаменталната теория на физиката и изследванията на жизненоважни аспекти за човешкото здраве като имунологията и борбата с рака. Нашето партньорство се доказва като много успешно в продължение на години. Аплодираме отдадеността на Fujitsu за увеличаване на изчислителната мощ и минимизирането на консумацията на енергия и сме изключително впечатлени от тяхната гъвкавост и отзивчивост към нас като клиент. А времето за доставка, инсталация, конфигурация и пускане в експлоатация на тази така напреднала технология беше изключително кратко.“

Рупърт Лехнер, Ръководител Продукти, Централна и Източна Европа (Rupert Lehner, Head of Central and Eastern Europe, Products Europe) във Fujitsu коментира: “Fujitsu не просто има отличен опит в развитието на най-бързите суперкомпютри в света, но и наистина разбира специфичните HPC нужди на своите клиенти по отношение на производителност, приложения и услуги. Партньорството ни с Университета в Регенсбург е пример за този подход и ние сме горди, че помагаме на изследователския екип да направи още една крачка напред, използвайки технологията на Fujitsu.“

1. От 1993 г. всяко полугодие ТОП500 публикува и обновява относителна класация за производителността на най-бързите суперкомпютри в света. Резултатите за производителността, предоставяни от вендорите, се валидират от HPC експерти, компютърни учени, производители и широката интернет общност. Системата Fugaku, класирана на първо място в ТОП500 през юни 2020 г., има LINPACK производителност от 415.53 петафлопа с изчислителна ефективност от 80.87%. За първи път от 2011 г. насам японски суперкомпютър оглавява класацията на ТОП500, когато „К компютърът“ на Fujitsu и RIKEN заема първата позиция. Производителността на Fugaku е около 2.8 пъти по-висока от заемащия второ място суперкомпютър в класацията на ТОП500, който е със 148.6 петафлопа. Това класиране беше анонсирано на 22 юни 2020 г. на виртуалната Международна Суперкомпютърна Конференция (ISC) High Performance 2020 Digital.

2. Fujitsu има повече от 40 години експертиза в областта на суперкомпютрите, като разработва първия суперкомпютър в Япония през 1977 г. През 2006 г. Fujitsu и водещия японски научен изследователски институт RIKEN стартират дългогодишно партньорство, което води и до разработването на т.нар. „К компютър“ (K computer). През 2011 г. той оглавява класацията ТОП500 със скорост на изчисление от 10 петафлопа. Подчеравайки продължаващия темп на развитие на суперкомпютрите, Fugaku Linpack производителността е около 40 пъти по-висока от тази на „К компютъра“ и повече от 2 пъти от тази на Summit, който оглавява класацията ТОП500 през ноември 2019 г.

3. Програмата SFB/TRR-55 "Hadron Physics from Lattice QCD" е създадена юли 2008 г. от Немската изследователска фондация (Deutsche Forschungsgemeinschaft) в университетите на Регенсбург и Вупертал. В момента се координира от Регенсбург.

4. RIKEN е най-голямата японска изследователска институция, известна с висококачествените изследвания в разнообразни научни дисциплини. Основан през 1917 г. като частна изследователска фондация в Токио, RIKEN бързо се разраства по мащаби и обхват и днес представлява мрежа от институти и изследователски центрове от световна класа в цяла Япония.

5. “Grand Challenges” са изключително трудни, но важни проблеми, поставени от институции или професии, за да се насърчат решения на проблеми от реалния свят, които са глобални по мащаб, мултидисциплинарни в подхода и способни да завладеят въображението на обществото, а оттам и политическата подкрепа.